Malos conductores del calor y la electricidad

Los metales y la piedra se consideran buenos conductores, ya que pueden transferir rápidamente el calor, mientras que materiales como la madera, el papel, el aire y la tela son malos conductores del calor. Estas propiedades conductoras se clasifican en función de un “coeficiente” que se mide en relación con la plata.

Respuesta: Los materiales que permiten que el calor pase a través de ellos con facilidad se denominan buenos conductores del calor. Los metales como el cobre y el aluminio tienen la mayor conductividad térmica, mientras que el acero y el bronce tienen la menor. Como el cobre es un excelente conductor del calor, también es bueno para los intercambiadores de calor.

Buenos conductores del calor

La convección al sustituir continuamente la capa de aire en contacto aumenta la transferencia de calor al grueso del aire por conducción y al mismo tiempo aumenta la tasa de evaporación, aumentando el enfriamiento.

Edito: El comentario de Georg me hace añadir que por supuesto la sopa también se estaría enfriando porque estaría irradiando con el espectro correspondiente a su temperatura de cuerpo negro. La convección aumenta la tasa de pérdida de calor respecto a la pérdida por radiación.

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Es sobre todo la bajísima densidad de los gases lo que los convierte en malos conductores del calor. En los líquidos y los sólidos, los átomos y las moléculas están densamente empaquetados y la transferencia de energía se produce a distancias mucho más pequeñas. En un gas, las moléculas tienen que dispersarse para intercambiar energía en distancias mayores, por lo que la probabilidad de transferencia es mucho menor.

El aire es un mal conductor porque, para conducir la corriente de calor, las moléculas deben absorber el calor y transmitirlo al vecino vibrando. En el caso del aire las moléculas cercanas a la superficie caliente absorben el calor y comienzan a vibrar, pero la molécula vecina está tan lejos que esta vibración debe ser muy alta y por lo tanto la energía térmica requerida es alta para que comience la pequeña conducción.

Latón

Un mal conductor del calor es cualquier material que no puede transferirlo. Los malos conductores tienen una baja densidad, por lo que las partículas en un volumen determinado del material no son suficientes para chocar y transferir el calor. Algunos ejemplos de malos conductores del calor son el aire, la madera, el papel, la tela y el agua.

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Todos los gases y líquidos son malos conductores del calor. Para demostrar este principio, coloca hielo en un tubo de ensayo y llénalo de agua. Mantén el tubo de ensayo en posición y calienta la parte superior del tubo de ensayo con una llama de gas. En este experimento, el agua en la parte superior del tubo hierve durante varios minutos antes de transferir el calor para fundir el hielo.

Acero

Pero, ¿qué ocurre realmente en el proceso de conducción? Examinemos el proceso desde el punto de vista microscópico. Recordemos que la energía interna de un objeto conduce a las vibraciones aleatorias de sus partículas (átomos o moléculas), y que la temperatura es en realidad una medida de la energía cinética media de las partículas que vibran. Cuando se calienta un extremo de un objeto, su temperatura aumenta, las energías cinéticas de las partículas calentadas aumentan y las partículas vibran más rápidamente y con mayores amplitudes. Estas partículas que vibran rápidamente hacen que las partículas vecinas vibren más rápido, transfiriéndoles parte de la energía de vibración. Esto, a su vez, afecta a otras partículas vecinas, con lo que la energía se transfiere del lado más caliente al más frío a lo largo del objeto.

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La siguiente animación ilustra de forma esquemática la conducción de calor a través de una varilla. Se observa que la temperatura, así como el grado de vibración de las partículas que la componen, varía continuamente del lado caliente al lado frío de la varilla.

Por Pablo Zamora Sánchez

Hi! Soy Pablo Zamora Sánchez, copywriter. En mi blog escribo sobre las últimas novedades del momento.