Mecanismos transmisión de energía
¿Qué es El Calor?
1. —Introducción
En los Sistemas de Energía Solar es importante diferenciar los conceptos relacionados con los mecanismos de transmisión de calor; incidir en los detalles de una transmisión de energía, entender lo que es el calor y dominar la usabilidad en técnica de los paneles solares fotovoltaicos.
2. —¿Cómo se transforma la luz del sol en calor?
Por ejemplo, cuando la luz del sol calienta una pared de ladrillos, los electrones en los átomos de la pared absorben la luz, pero el asunto es entender ¿cómo esa luz solar?
absorbida en la pared se convierte en energía térmica?.
De la misma manera, podemos imaginar cuando los rayos solares impactan en una superficie de agua (charco, fuente, rio, pozo, etc.), es la luz del sol.
En ninguno de estos casos podemos prescindir de la radiación solar, por ella viajan los fotones y los electrones que en cualquier impacto en otro cuerpo produce calor, hace subir su temperatura del cuerpo, entra en calor durante los impactos. Recordamos que los fotones no tienen energía y son partículas fundamentales que componen la luz mientras que los electrones tienen carga eléctrica y ambos se combinan para transmitir calor y energía eléctrica en los cuerpos donde impactan. Es el caso del fenómeno fotovoltaico.
Aquí comentarios importantes al respecto: Red de Preguntas y Respuestas.
La Termodinámica explica la transferencia de energía de un cuerpo a otro en equilibrio, pero si requerimos ahondar más esta transferencia y velar su velocidad, se complica.
No vamos a comentar en sí de las leyes de esta termodinámica en transmisión de energía, pero sí, recordaremos los detalles de transmisión genérica. Vamos allá:
3. —El Calor
El Calor es una energía que se transmite de un cuerpo a otro cuerpo mediante tres tipos de mecanismos los cuales son diferentes: Conducción, Convección y Radiación.
3.1. –Conducción
–La conducción es la manera de transferir calor desde una masa de temperatura más elevada a otra de temperatura inferior por contacto directo. Véase en la imagen a la derecha.
El coeficiente de conducción de un material mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de la masa.
Los materiales aislantes tienen un coeficiente de conducción pequeño, por lo que su capacidad para conducir el calor es muy pequeña.
3.2. Convección
–Es un intercambio de calor entre el aire y una masa o materia que se encuentran a diferentes temperaturas.
El transporte del calor se produce por movimientos naturales debidos a la diferencia de temperaturas. El aire caliente tiende a subir y el aire frío a bajar mediante mecanismos de convección forzada. Mismo principio que se basa las termas o placas solares para calentamiento de agua.
3.3. Radiación
—Es otro mecanismo de transmisión de calor en el que la transmisión de calor se produce mediante la absorción y emisión de energía por ondas electromagnéticas, por lo que no es necesario una masa ni un medio material para el transporte de la energía, basta con un espacio o campo disponibles para dichas ondas.
Este es el caso que nos compete diferenciarlo:
Si nada se interpone en su camino, la luz continúa viajando, cuando choca con algo se transforma en electricidad, calor o energía química.
Aquí, las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío.
Se puede medir la radiación solar. Lea aquí.
La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas y ondas de luz descritas mediante la teoría de ondas cuánticas.
La luz sufre transformaciones.
En una fotocélula los fotones desprenden electrones, generando electricidad.
La luz activa procesos fotoquímicos como la fotosíntesis, o la pigmentación de la piel, o el velado de una fotografía. Una corriente de fotones (un haz de luz) es capaz de hacer desplazar una nave espacial.
4. -Conclusiones
Recordemos que el calor que es una forma de energía se transmite de un cuerpo a otro debido a la diferencia de temperaturas.
Los átomos vibran con suficiente vigor como para que su energía vibratoria sea aproximadamente igual a la energía electrónica (fotones) absorbida por el sol.
Los átomos hacen que la transición cuántica de «excitación electrónica» pasa a «vibración excitada», lo que significa que la energía hace que todo el átomo se mueva.
Sentimos ese movimiento como Calor.
Los átomos que dan el salto a la excitación vibratoria colisionan con los átomos vecinos, disipando su energía vibratoria en todo un material o espacio, haciendo que estos se calienten.
El sol aporta energía exclusivamente por radiación.
Recordar que: 1 Caloría es igual a 4,186 Julius y 1 Kilo-Caloría = 1,000 calorías
