La conducción de calor, la convección y la radiación

cuando observamos lo que llamamos fuego esta reacción de combustión cuando vemos estas llamas en realidad estamos observando las tres formas de transferencia de energía térmica tenemos conducción conducción también tenemos convección con reacción y también tenemos radiación térmica todas al mismo tiempo radiación térmica y puedo decir conducción térmica convección térmica y radiación térmica la palabra térmica o térmico se refiere a la temperatura bueno donde está ocurriendo la conducción pues la conducción va a estar ocurriendo en el combustible para nuestro fuego y tengo un vídeo sobre el tema en la lista de vídeos de química si es que están interesados en aprender más al respecto tomamos moléculas de carbono y sus enlaces los cuales en la presencia de oxígeno y calor tendremos una reacción de combustión que produce dióxido de carbono y que también produce agua y genera más energía de la que hemos puesto así que produce energía que va a excitar a las moléculas que se encuentran alrededor tendremos estas moléculas con energía cinética y recuerden que el calor no es nada más que el promedio de energía cinética y aquellas moléculas que estén cerca de la combustión o sean parte de la reacción van a tener una tremenda energía cinética era una energía cinética promedio muy grande ya que toda esta energía se está liberando debido a la reacción de combustión y éstas a su vez van a golpear a algunas moléculas que quizá no tengan tanta energía cinética promedio y se les va a transferir energía cinética debido a estas colisiones y tenemos todo un vídeo sobre conducción térmica y esto es lo que pasa cosas que tienen mucha energía cinética van a estar golpeando a cosas que no tienen tanta energía cinética y las van a transferir esa energía cinética y también transfiriéndoles momento todo esto sucede cuando observamos un fuego como este moléculas que golpean a sus vecinas y les transfieren energía cinética ahora la convección se refiere a la idea de que el aire caliente es menos denso imaginemos que tenemos partículas de aire frío aquí arriba tiene sentido que el aire frío sea más denso que el aire caliente ya que las partículas de aire caliente van a tener más energía cinética que las del aire frío por lo que se van a golpear mucho más fuerte entre ellas y se van a impulsar más lejos lo que ocasionará que se separen más entre sí y esto ocurre porque tienen mucha energía cinética este aire por ser menos denso vamos a ponerlo aquí esto es menos denso al menos comparado con el área blanca estas moléculas son las mismas solo estoy cambiando el color para indicar cuál es la parte del aire menos denso y cuál es la parte que tiene más densidad está área menos densa se va a elevar también pueden pensar en esto como que el área más densa va a rodear al área menos densa o tratará de pasar abajo de ella ya que es más densa así que esta área menos densa va a ir hacia arriba así que las moléculas más calientes van a irse hacia arriba y las moléculas más frías van a bajar y se van a acercar a la fuente del calor a la fuente de energía que está aquí para calentarse más vamos a escribirlo el aire caliente el aire caliente sí así que deja espacio para que el aire frío baje y se caliente también y esto es lo que ocurre en el fuego nuestra reacción de conversión ocurre aquí en el combustible y este aire super caliente se va a elevar y es por eso que las llamas nos dan la sensación de que van hacia arriba y también vemos algo que hablaremos un poco más en detalle cuando veamos la radiación térmica es que también cambia de color conforme se eleva pero esta idea de que las llamas se elevan y el aire caliente también si ustedes ponen su mano aquí va a estar mucho más caliente que si la pusieran no sé por ejemplo aquí aunque en teoría esto está más cerca de la flama que esto esto ocurre porque el aire caliente se está elevando y está dejando espacio para que el aire frío baje este aire frío pueda bajar y a su vez se caliente y una vez caliente se va a elevar otra vez así que la convección que es el que el aire caliente se eleve y deje espacio para que baje el aire frío y también se caliente esa es otra transferencia de calor y la última forma que vemos cuando estamos observando una llama mencionamos que es la radiación térmica y se refiere a la idea de que si tenemos partículas cargadas acelerando se van a liberar radiación electromagnética y ustedes me pueden preguntar bueno esas partículas cargadas con más que se están acelerando aquí pues tenemos esas moléculas que están siendo aceleradas constantemente conforme están chocando una con otra por ejemplo si esta molécula chocara con esta le va a transferir energía cinética y la va a acelerar hacia otra dirección y ésta también podría ir en otra dirección recordemos que la aceleración es el cambio en la velocidad podría ser la magnitud de la velocidad o la dirección de esa velocidad así que conforme se golpean entre sí vamos a tener una aceleración de estas partículas cargadas vamos a escribirlo tenemos aceleración aceleración de partículas ticul as cargadas la aceleración de partículas cargadas esto libera radiación electromagnética radiación extra electro magnética y ustedes me pueden decir a ver a ver un momento puedo creer que tengamos estas partículas que se están acelerando porque están golpeándose unas a otras pero de dónde salen estas partículas cargadas esta parte de dónde viene recordemos que estas moléculas están hechas de átomos y los átomos están hechos de partículas cargadas protones y electrones y mientras más aceleramos estas partículas cargadas más radiación van a liberar y de nuevo me pueden decir bueno que yo estoy observando el fuego donde estoy observando yo esta radiación electromagnética pues con el simple hecho de poder ver el fuego percibimos la radiación electromagnética la radiación está en las ondas electromagnéticas que nuestros ojos interpretan como luz visible incluso las partículas que se encuentran por acá también están emitiendo radiación electromagnética ya que se están golpeando entre ellas y sus protones y electrones se están acelerando de diferentes formas liberando radiación electromagnética pero con una longitud de onda mucho más lenta de la que puede percibir nuestros ojos si tuviéramos una cámara infrarroja podríamos ver las llamas mucho más grandes de lo que podemos verlas aquí y si observamos el fuego con detenimiento justamente aquí donde se realiza la reacción de combustión la llama es azul y la luz azul es una luz de mayor energía y esto es porque las partículas están siendo aceleradas mucho más aquí y pasan del azul al blanco y después al amarillo y después al rojo y quizá antes del rojo o naranja y por aquí ya no vemos nada pero aunque no lo veamos cualquier cosa que está siendo acelerada va a liberar radiación electromagnética y quizá ya los convencí de que bueno pueden ustedes observar esto pero cómo es que se hace una transferencia de energía o de calor con esto pues si alguna vez se han sentado cerca de alguna llama pueden sentir el calor si tuviéramos por ejemplo una llama aquí esto es fuego y aquí hay aire frío digamos que están en un campamento a lo mejor este aire de aquí tiene una temperatura de unos 13 grados celsius si ustedes están parados aquí aún así van a sentir el calor y esto es porque la radiación electromagnética está siendo emitida desde el fuego desde las partículas de aire que percibimos como fuego y esto puede excitar partículas en nuestra piel transfiriendo energía a nuestra piel por lo que podemos sentir que nos estamos calentando recuerdo una ocasión en la que yo iba conduciendo en la carretera y había un auto accidentado que se estaba quemando y yo estaba como a tres carriles de distancia de ese auto porque pues estaba accidentado y en el momento en el que estaba yo pasando el auto explotó y de inmediato sentí una onda de calor a pesar de que yo tenía arriba el vidrio yo espero que nadie estuviera dentro de ese coche cuando explotó pero el calor que sentí después de la explosión fue debido a la radiación electromagnética una radiación térmica que es liberada por esas partículas excitadas en él aire alrededor de la explosión que nosotros percibimos como una explosión un fuego pero realmente era la excitación de las partículas en mi piel debido a la radiación