Conducción Vs Convección: Hechos críticos

El proceso físico de transporte de calor involucra muchos procesos. En este post, vamos a conocer la diferencia entre Conducción Vs Convección.

La conducción es un método de transferencia de moléculas de calor entre dos objetos en contacto directo entre sí. Pero en la convección, el modo de transporte de las moléculas de calor dentro de la materia fluida se debe a las diferencias en las regiones de densidad. Ambos métodos ocurren en diferentes estados de la materia.

Ahora aprendamos sobre la conducción frente a la convección en profundidad.

Refrigeración por conducción frente a convección

Tanto la conducción como la convección también ayudan en el proceso de enfriamiento de dispositivos específicos.

Refrigeración por conducción

• Generalmente se define como el transporte de calor desde el componente más caliente a la parte más fría.
• Ejemplo: La conducción es el modo de transferencia de calor más utilizado porque, en todas las fuentes de alimentación, los disipadores de calor se utilizan para transferir el calor lejos de los aparatos que hierven.

Refrigeración por convección

• Se define como la transferencia de energía entre dos sistemas de objetos que implica el movimiento de la masa masiva del fluido.
• Ejemplo: los hornos integrados de los ventiladores y muchos otros dispositivos proporcionan enfriamiento por convección. Incluso el aire presente en nuestro entorno proporciona enfriamiento de forma natural.
• Algunas aplicaciones de alta potencia contienen disipadores de calor que dependen del enfriamiento por convección; Ayuda a transportar el calor lejos de los electrodomésticos hacia un aire más frío.

Estas son algunas diferencias entre el enfriamiento por conducción y el enfriamiento por convección.

Tasa de transferencia de calor Conducción Vs Convección

La tasa de transferencia de calor entre conducción y convección difiere como la materia.

• La tasa de conducción de transferencia de calor depende de la diferencia térmica entre dos sistemas de sustancia donde la transferencia se debe al contacto directo. Por lo general, se transfiere a una velocidad menor que la convección.
• La tasa de flujo de las moléculas de calor también depende de la naturaleza de la materia. Dado que los dos procesos ocurren en materias diferentes, es decir, sólidos (conducción) y fluidos (convección).
• La conducción se debe principalmente a la colisión, que afecta la transferencia de calor y la convección debido al área, temperatura, densidad, etc..

Hay un cambio en la tasa de transferencia de calor de conducción y convección.

Conducción Vs Convección vape

El método de transferencia de calor se utiliza para vaporizar ciertos productos, y la principal diferencia es la que se indica a continuación;

• El modo de convección de transferencia de calor es siempre superior en comparación con la conducción.
• Si tomamos el ejemplo de los terpenos, hay una alta exposición de calor en la conducción, lo que genera una gran cantidad de productos de desecho; la exposición directa al calor destruye los materiales. Mientras que en convección, ayuda a revertir todos los materiales de los terpenos.
• La conducción utiliza el modo directo de transferencia de calor para vaporizar las sustancias, pasando sobre la superficie para eliminar los vapores de los objetos, digamos una hierba. Por el contrario, el proceso de convección se utiliza en vaporizadores que se concentran con aire caliente en una superficie, sin eliminar directamente los vapores.

Se utilizan vaporizadores tanto de conducción como de convección para eliminar los vapores de muchos aparatos.

Conducción Vs Convección

La principal diferencia entre conducción y convección se da en la siguiente tabla,

Por lo tanto, la conducción y la convección son dos métodos esenciales de transferencia de calor.

Leer acerca de: Ejemplos de convección

Conducción: ¿Cómo funciona?

La conducción es uno de los métodos de transporte de moléculas de calor en materiales sólidos calentados.

• La conducción ocurre entre las dos sustancias u objetos que están en contacto directo entre sí.
• Generalmente ocurre cuando aumenta la temperatura; debido a esto, las moléculas de calor comienzan a vibrar; estas moléculas vibrantes chocan con las moléculas vecinas y las hacen vibrar; el calor se transfiere de la región más caliente a la zona más fría.
• La principal consecuencia para que se produzca la conducción se debe a la variación de temperatura entre las dos sustancias que se encuentran juntas.
• Se ve principalmente en sustancias sólidas.
• La colisión de moléculas ocurre en línea recta.

Es como ocurre un proceso de conducción en la materia.

Factores que afectan la transferencia de calor por conducción y convección

Los factores que afectan el modo de conducción de la transferencia de calor son los siguientes:

• Área de la sección transversal.
• Se requiere tiempo para que se complete el proceso.
• Las moléculas de calor viajan a lo largo de la distancia.
• Temperatura.
• Naturaleza de la materia.

Son algunos de los factores críticos que afectan el transporte de calor.

Peclet número

Peclet es un número que se utiliza para indicar la transferencia térmica de calor dentro de una materia.

Peclet es un número adimensional usado para denotar la relación de flujo de materia, especialmente por conducción térmica. También se obtiene multiplicando los números de Reynolds y Schmidt. La fórmula para calcular el número de Peclet es la siguiente,

Dónde,

u = velocidad del fluido,

L = dimensión característica

k = difusividad térmica del fluido.

Re = Número de Reynolds y

Pr = Número de Prandtl

El número de Peclet es diferente para todos los modos de transferencia de calor.

Número de convección de Rayleigh

El número de convección, que también se conoce como convección de Rayleigh-Benard, es un fenómeno vital descubierto.

Es un tipo de convección natural. El número de convección es adimensional, obtenido cuando hay un flujo de calor en una trayectoria horizontal. La convección aparece debido a los factores de gravedad y flotabilidad. La fórmula es la que se indica a continuación.

Dónde,

T_u = temperatura de la placa superior

T_b = temperatura de la placa inferior

L = altura del contenedor

g = Aceleración por gravedad

ν = cinética de fluido viscoso

α = Difusividad térmica

β = Coeficiente de expansión térmica

Es un número significativo para calcular la tasa de convección en un material.

Ejemplos de conducción y convección

Varios ejemplos ocurren en las rutinas diarias en las que experimentamos conducción y convección.

Mientras fríe algunos ingredientes en la sartén, transfiera el calor de la llama de la estufa al fondo de la sartén y luego a los elementos. Es un ejemplo de conducción.

Pero en el caso de la convección, cuando se toma cualquier líquido de la olla y se calienta en el fondo, las moléculas de líquido podrán moverse libremente y se producirá un intercambio entre las moléculas frías y calientes.

Observamos que cuando calentamos un extremo de la varilla, el otro extremo se calentaría automáticamente debido al proceso de convección de transporte de moléculas calientes de un extremo al otro. En el caso de la conducción, las moléculas de materia transfieren calor directamente a las moléculas vecinas y se produce el movimiento del calor.

Cuando tomas bebidas calientes, sientes calor y es por conducción. En las mismas bebidas calientes, el vapor observado se debe a la convección.

Estos son algunos ejemplos esenciales de la rutina diaria de conducción y convección.

Preguntas frecuentes sobre conducción y convección | Preguntas frecuentes

¿Necesitan conducción y convección? materia para transferir calor?

El modo de conducción y convección de la transferencia de calor requiere materia para que ocurra el proceso.

Si hay dos sistemas que están en contacto entre sí y si hay una variación en la diferencia de temperatura entre los sistemas, entonces el transporte de calor ocurre entre las dos regiones de temperatura.

¿Pueden los procesos de conducción y convección suceder juntos?

El proceso de conducción y convección de la transferencia de calor no puede ocurrir simultáneamente.

Cuando la transferencia de calor tiene lugar en un fluido, es por cualquier modo, es decir, convección o conducción. Siempre depende de la cantidad de líquido presente. Por tanto, es posible decir que las dos formas de transferencia de calor no pueden ocurrir juntas.

¿Qué estado de la materia puede someterse a transferencia de calor por conducción y convección?

La conducción y la convección dependen de la naturaleza de la materia para transferir calor.

La conducción generalmente ocurre en sólidos, pero no hay posibilidad de convección debido a su estructura molecular. Por lo tanto, la convección solo puede ocurrir en fluidos (gases y líquidos) y la conducción en sólidos.

¿Puede el proceso de conducción y convección suceder en el vacío?

El vacío es diferente en comparación con los gases o el aire.

Un vacío se conoce como un espacio donde no se puede ver la materia. Tanto la conducción de transferencia de calor como la convección no pueden ocurrir en el vacío debido a la ausencia de estados de la materia. El método de transferencia de calor que se puede ver en el vacío es el modo de transferencia por radiación.

¿Ley de conducción estatal de Fourier?

La ley crítica de la conducción de calor que establece Fourier, se da como sigue,

La ley establece lo siguiente: "La tasa de flujo de transporte de calor a través de un objeto es directamente proporcional a la región de gradiente negativo de temperatura y área, medidas en la normal al gradiente, a través del cual se transporta el calor".

                                                                   Q = -kAdT / dx

dónde,

El Q = intervalo de tiempo durante el cual la cantidad de calor 

A= área de la superficie de la sección transversal.

dt = la diferencia de temperatura entre los extremos.

dx = la distancia entre los extremos.

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Raghavi Acharya

Soy Raghavi Acharya, completé mi posgrado en física con especialización en el campo de la física de la materia condensada. Siempre he considerado la Física como un área de estudio cautivadora y disfruto explorando los diversos campos de esta materia. En mi tiempo libre me dedico al arte digital. Mis artículos tienen como objetivo transmitir los conceptos de física de una manera muy simplificada a los lectores.