INTERCAMBIO DE ENERGÍA

JOSE BURGOS GALVISNEIDER RODELOJHOSERE MARTINEZ

para entender un poco el concepto de intercambio de energía se deben tener en cuenta algunos conceptos como son:

1. Sistema: cualquier grupo de átomos, moléculas, partículas u objetos en estudio termodinámico. Por ejemplo el agua dentro de un envase, el cuerpo de un ser vivo o la atmósfera.

2. Ambiente: todo lo que no pertenece al sistema, es lo que rodea al sistema, sus alrededores. Por ejemplo el exterior al envase donde está el agua, o el espacio que rodea a la atmósfera (puede ser todo el Universo). Entre el sistema y el ambiente puede haber intercambio de calor y de energía y se puede realizar trabajo.

3. Sistema cerrado: sistema en el cual no entra ni sale masa, pero que puede intercambiar calor y energía con el ambiente.

4. Sistema abierto: sistema que puede tener variación de masa, como por ejemplo intercambio de gases o líquidos, o de alimentos en los seres vivos.

5. Sistema cerrado aislado: sistema en el cual no se produce ningún intercambio de calor o energía con el ambiente a través de sus fronteras.

INTERCAMBIO DE ENERGÍA

Es la asociación mutua de los procesos de emisión, absorción, reflexión y transmisión de energía por diferentes sistemas de cuerpos.

INTERCAMBIO DE ENERGÍA

Principales formas de transferencia de energía:

1.LA RADIACIÓN

2.LA CONDUCCIÓN

3.LA CONVECCIÓN

LA RADIACIÓN

Es la energia que proviene de los campos magneticos y electricos oscilantes y a diferencia de otros mecanismos de transferencia, puede transferirse a través del espacio vacío.

LA RADIACIÓN

La radiación tiene básicamente tres propiedades

1.Radiación absorbida: Es la cantidad de radiación que incide en un cuerpo y queda retenida en el, como energía interna. aquellos cuerpos que absorben toda la energía incidente de la radiación térmica, se denominan cuerpos negros.

2.Radiación Reflejada: Es la radiación reflejada por un cuerpo gris.

3.Radiación Transmitida: es la fracción de la energía radiante que atraviesa un cuerpo.

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LA CONDUCCIÓN

Es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin desplazamiento de estas y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto, o a través del suelo.

LA CONVECCIÓN

Se caracteriza porque la transferencia de calor se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas estos al calentarse, aumentan de volumen y por lo tanto su densidad disminuye y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura.

Otras formas de transferencia de calor

1.FLUJO DE CALOR SENSIBLE

donde el aire más caliente se transfiere de un lugar a otro (aire caliente subiendo porque es menos denso

Otras formas de transferencia de calor

1.FLUJO DE CALOR LATENTE

Donde el calor sensible se convierte en el calor latente cuando el agua se vaporiza y se convierte de nuevo a calor sensible cuando las moléculas de agua se condensan o se depositan ( como hielo) sobre una superficie.

EL BALANCE DE ENERGIACONVENCIÓN DE SIGNOS

Los signos positivos y negativos se utilizan en los cálculos de balance y transferencia para indicar la dirección del flujo de energía hacia o desde la superficie.

• cualquier radiación hacia una superficie añade energía y por tanto se considera positiva y con signo “+”

• cualquier radiación fuera de la superficie extrae energía y se considera negativa y con signo “-”

BALANCE DE ENERGÍACONVENCIÓN DE SIGNOS

• La radiación de onda corta hacia abajo desde el sol y el cielo (Rsd) es positiva, mientras que la radiación de onda corta que es reflejada hacia arriba desde la superficie (Rsu) es negativa.

• la radiación de onda larga hacia abajo (Rld) también es positiva ya que añade energía a la superficie, la radiación de onda que es reflejada hacia arriba (Rlu) es negativo.

• la radiación neta (Rn) es la cantidad “neta” de energía radiante que es retenida por la superficie.

BALANCE DE ENERGÍA

BALANCE ENERGÉTICO DEL PLANETA

La temperatura medio del planeta es una consecuencia directa de su balance de energía.

• si el planeta recibe más energía que la que desprende, se calentara.

• si desprende más energía que la que recibe, se enfriará

• si su temperatura permanece constante indica que hay un equilibrio entre la energía que recibe y la que desprende el espacio exterior.

Humedad y calor latente: Además del calor sensible, el aire también contiene calor latente que estádirectamente relacionado con el contenido de vapor de agua. Cada molécula deagua consta de un átomo de oxígeno y de dos átomos de hidrógeno.No todas las moléculas deagua están adecuadamente alineadas para formar enlaces de hidrógeno y por tantogrupos de moléculas de agua unidas pueden pasar por delante unas a las otras comoun líquido. Cuando el agua se congela, la mayoría de las moléculas estableceránenlaces de hidrógeno y se formará una estructura cristalina (hielo).

Para evaporar (i.e. vaporizar) agua, se necesita energía para romper los enlaces dehidrógeno entre las moléculas de agua. Esta energía proviene de la radiación o delcalor sensible del aire, agua, suelo, etc. Si la energía proviene del calor sensible, laenergía cinética se extrae del aire y se cambia a calor latente, la cual se almacena enlos enlaces de hidrógeno. Esto provoca una disminución de temperatura.Cuando el agua se condensa, se forman enlaces de hidrógeno y el calor latente se liberacomo calor sensible provocando un aumento de la temperatura.

Calor sensible : El contenido de energía del aire depende de la presión barométrica, de la temperatura y de la cantidad de vapor de agua presente por unidad de volumen.La energía (o calor) que medimos con un termómetro es una medida de la energíacinética del aire (i.e. la energía debida al hecho de que las moléculas están en movimiento). Cuando se coloca un termómetro en el aire, es constantementebombardeado con moléculas de aire a velocidades cercanas a las del sonido. Estascolisiones transfieren calor desde las moléculas al termómetro y producen sucalentamiento. Esto provoca la expansión del líquido del termómetro y podemosleer el cambio en el nivel del líquido como una temperatura.

Cuando la temperatura del aire aumenta, las moléculas del aire se mueven más rápido y entonces tiene más energía cinética. Como consecuencia más moléculas golpean el termómetro y a velocidades más altas, provocando una mayor transferencia de energía cinética y una lectura de temperatura más alta.

Flujo de calor al suelo. De la misma manera que las moléculas en el aire, las moléculas en un sólido también se mueven más rápido cuando la energía se transfiere al sólido y aumenta su temperatura. Esta forma de transferencia de energía se denomina conducción. Un buen ejemplo es la transferencia de calor a través de una barra de metal con un extremo situado en fuego, donde el calor es transferido de molécula a molécula hasta el otro extremo de la barra. La conducción es un mecanismo importante de transferencia para almacenar la energía en el suelo y por tanto es importante para la protección contra heladas.