Diferencia entre conducción y convección (con tabla)

La generación de calor es un proceso que involucra el movimiento de partículas. En palabras simples, el calor se puede explicar por el trabajo de las moléculas y la energía emitida por ellas crea calor o la energía emitida se convierte en calor.

Por ejemplo, cuando una persona hace ejercicio o cualquier otra actividad, su cuerpo se calienta y se produce sudor. O durante la cocción cuando la comida se calienta o se calienta, es simplemente la transferencia de calor, por conducción o convección.

La razón detrás de la transferencia de calor es científica, puede parecer fácil y cliché calentar la comida, pero tiene razones científicas detrás. Las partículas invisibles o microscópicas se cargan y se crea energía que se transfiere en forma de calor.

El proceso de transferencia de calor puede ser directo o indirecto, también hay varios materiales en los que se puede transferir calor y, en algunos, no se puede transferir, por ejemplo, no todos los tipos de plástico no pueden soportar el calor.

los diferencia entre conducción y convección es que en la conducción el calor se transfiere directamente mientras que el calor por convección se transfiere a través del fluido. Ambos conducen a la emisión de calor, pero existen diferencias de método.


Tabla de comparación entre conducción y convección

Parámetros de comparación Conducción Convección
Definición Transferencia de calor entre dos objetos por contacto directo. Transferencia de calor dentro del fluido.
Estado de la materia Sólido Líquido o gas
Transferencia de corriente eléctrica Permite No permite
Densidad de partículas Alta densidad Baja densidad
Tasa de transferencia de calor Lento Más rápido


¿Qué es la conducción?

La conducción es el proceso de transferencia de calor o corriente. La conducción es la transferencia de energía en forma de calor y corriente de un átomo a otro a través del contacto directo.

La conducción puede ocurrir en los tres estados de la materia; sólido, líquido y gas. La mejor transferencia puede ocurrir en el estado sólido debido a que los átomos están compactados, lo que permite una velocidad de transferencia más rápida, la densidad de las moléculas afecta la velocidad de transferencia de calor, por el contrario, el líquido y los gases son menos eficientes en la transferencia de calor debido a la baja densidad de moléculas.

Hay dos tipos de conducción: conducción de calor y conducción de electricidad.

Conducción de calor: cuando la temperatura aumenta en las moléculas, se produce una vibración y esto causa calor en las moléculas y luego se produce la transferencia de calor dentro de las moléculas apretadas. Por ejemplo, cuando se aplica una almohadilla térmica sobre la piel, también provoca calor en los músculos.

Conducción de electricidad: ocurre debido al movimiento de partículas cargadas a través de cualquier medio. Este movimiento de partículas cargadas provoca una corriente que es transportada por iones o electrones cargados. Por ejemplo, cuando la corriente pasa a través de cables, los cables están hechos de metal, que es un buen conductor de electricidad.

Hay varios factores que afectan la conducción, esos factores son; la diferencia de temperatura, longitud, área de sección transversal y material. Cada material tiene una conductividad diferente, por ejemplo, aluminio, bronce, cobre, agua, etc., tendrá una conductividad diferente. Los metales tienen la mayor conductividad.

La conducción se puede calcular a través de fórmulas en teoría mediante varios métodos, por ejemplo, mediante la ley de Ohm o la ley de Fourier. La tasa de transferencia de calor se calcula mediante estas fórmulas cuando se da la conductividad del material. La conducción no sigue la ley de reflexión o refracción.


¿Qué es la convección?

La convección es el proceso de transferencia de calor a través del movimiento masivo de moléculas en cualquier fluido. La transferencia inicial de calor entre el objeto y el fluido tiene lugar debido a la conducción, pero luego, el movimiento masivo de partículas de fluido crea convección.

El proceso de convección implica expansión térmica, es decir, cuando un fluido se calienta desde debajo de la superficie, la capa inferior de líquido se calienta y se expande térmicamente, la densidad de la molécula es mayor en comparación con el líquido en la superficie superior. Debido a la flotabilidad, las partículas menos densas suben el líquido más caliente y el líquido más frío lo reemplaza.

Hay dos tipos de convección, esos son; convección natural y convección forzada.

Convección natural: tipo de convección en la que la diferencia de temperatura provoca una diferencia en las densidades, es decir, donde la fuerza de flotación juega un papel importante. por ejemplo, vientos oceánicos.

Convección forzada: un tipo de convección en la que las fuerzas externas inducen la convección, por ejemplo, ventiladores, calentadores de agua, géiser, etc.

Los factores que afectan la convección son; medio (líquido o gas), temperatura, una fuente que provoca calor. Una de las diferencias entre conducción y convección es que la convección no soporta corriente eléctrica.

Algunos ejemplos de convección son; una brisa terrestre (se produce durante la noche), o la brisa marina (se produce durante el día), ventiladores utilizados para enfriar la habitación, calentadores utilizados para calentar agua o vapores, etc.

La convección natural no se puede calcular fácilmente, pero la convección forzada se puede calcular teóricamente mediante la fórmula dada por la ley de enfriamiento de Newton. La fórmula es:

P = dQ / dt = hA (T − T0)
  • P = dQ / dt- la velocidad a la que se transfiere el calor
  • h – coeficiente de transferencia de calor por convección
  • A – área de superficie expuesta
  • T – la temperatura del objeto sumergido
  • T0 – la temperatura del fluido que está bajo convección


Principales diferencias entre conducción y convección

  1. La conducción tiene lugar entre objetos a través del contacto directo, por otro lado, la convección tiene lugar a través del fluido.
  2. La conducción tiene lugar mejor en sólidos, por el contrario, la convección se produce mejor en líquidos o gases.
  3. En la conducción, el calor se transfiere debido a las diferencias de temperatura, mientras que en la convección se transfiere debido a las diferencias de densidad.
  4. La transferencia de calor en conducción es lenta, por otro lado, la transferencia de calor en convección es rápida.
  5. La conducción también es compatible con la conducción eléctrica, pero la convección no es compatible con la electricidad.


Conclusión

Tanto la conducción como la convección transfieren energía en forma de calor.

Ambos pueden ser producidos de forma natural o artificial dependiendo de sus tipos.

La conducción y la convección funcionan en diferentes estados de la materia (sólido, líquido y gas). La densidad de las partículas afecta principalmente a la conducción y la convección.


Referencias

  1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960106013247
  2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931009000271

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