Termodinamica

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Energía térmica
Imagen del Sol tomada a través de rayos X.
Se denomina energía térmica a la fuerza liberada en forma de calor. Puede ser obtenida de la naturaleza o del sol, mediante una reacción exotérmica, como la combustión de algún combustible; por una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante energía eléctrica por efecto Joule oporefecto termoeléctrico; o por rozamiento, como residuo de otros procesos mecánicos o químicos. Asi mismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica calorifica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.
La obtención de energía térmica implica un impacto ambiental. La combustión libera dióxido de carbono (CO2) yemisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear da lugar a residuos radiactivos que deben ser controlados. Además deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras de energía y los riesgos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como losderrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.
ENERGÍA TÉRMICA
La Energía térmica se debe almovimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina calor.
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA TÉRMICA
Existen tres formas diferentes de transmisión de energía térmica de un lugar a otro: conducción,convección y radiación.
Conducción:
En la conducción, la energía térmica se transmite como consecuencia de las interacciones entre átomos o moléculas, aunque no exista un transporte de las mismas. Si se sostiene el extremo de una barra de acero sobre una llama, al cabo de unos instantes la barra está demasiado caliente para sostenerla. La energía térmica se ha transmitido a través del metal porconducción.

En la figura se muestra una barra sólida de sección transversal A. Si mantenemos uno de los extremos de la barra a una temperatura elevada, por ejemplo un baño de vapor, y el otro extremo a una temperatura inferior, por ejemplo un baño de hielo, la energía térmica se conduce de forma continua a lo largo de la barra desde el extremo caliente al extremo más frío. Si la barra esuniforme existe un gradiente de temperatura a lo largo de la barra. Consideremos una pequeña porción de barra, una rebanada de la misma de espesor y sea la diferencia de temperatura de un extremo a otro. Si llamamos Si llamamos a la cantidad de energía térmica que se transmite por conducción a lo largo de dicha porción en un cierto intervalo de tiempo, la velocidad o ritmo de conducción de la energíatérmica se denomina flujo de energía térmica ocorriente térmica I. Experimentalmente se encuentra que la corriente térmica es proporcional al gradiente de temperatura y al área de la sección recta A

La constante de proporcionalidad k, se llama coeficiente de conductividad térmica o simplemente conductividad térmica, depende de la composición de la barra. En unidades del S.I. la corriente térmicase expresa en vatios y la conductividad térmica tiene unidades de vatios por metro-kelvin.
Si despejamos la diferencia de temperaturas en la ecuación anterior se tiene:

Esta ecuación tiene la misma forma que la ecuación para la resistencia eléctrica.
Puede demostrarse que cuando el flujo de calor se propaga a través de dos o más conductores (o aislantes) colocados en serie, la resistenciaequivalente es la suma de las resistencias individuales:

Para calcular la cantidad de calor que sale de una habitación por conducción en un determinado tiempo, es necesario saber cuánto calor sale por las paredes, las ventanas, el suelo etc. En este caso interviene lo que se denomina "caminos paralelos" para el flujo térmico. La diferencia de temperaturas es la misma para cada camino, pero la...