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Véase también Dilatación del tiempo Dilatación gravitacional del tiempo Tipo II (teoría de cuerdas) En física teórica, la teoría de cuerdas de tipo II es un término unificado que incluye cuerdas de tipo IIA y cuerdas de tipo IIB.Esto da cuenta de dos de las cinco teorías de supercuerdas consistentes en diez dimensiones. Ambas teorías tienen la cantidad máxima de supersimetría es decir 32 supercargas en diez dimensiones. Ambas teorías se basan en cuerdas cerradas orientadas. |
Contenido 1 La cuerda de tipo IIA 2 La cuerda de tipo IIB 3 Relación entre las teorías de tipo II 4 Véase también La cuerda de tipo IIA En energías bajas, la teoría de cuerdas de tipo IIA es descrita por la supergravedad de tipo IIA en diez dimensiones que es una teoría no quiral (es decir, simétrica izquierda-derecha) con (1, 1) d = 10 supersimetría; el hecho de que las anomalías se cancelen en esta teoría es, por lo tanto, trivial. |
En los años 90 fue observado por Edward Witten (basado en intuiciones anteriores de Michael Duff, de Paul Townsend, y otros) que el límite de la teoría de cuerdas de tipo IIA en el cual el acoplamiento de la cuerda va al infinito se convierte en una nueva teoría 11-dimensional llamada teoría M. La cuerda de tipo IIB En energías bajas, la teoría de cuerdas de tipo IIB es descrita por la supergravedad de tipo IIB en diez dimensiones que es una teoría quiral (es decir, asimétrica izquierda-derecha) con (2, 0) d = 10 supersimetría; el hecho de que las anomalías se cancelen en esta teoría es, por lo tanto, no trivial. |
En los años 90 fue observado que la teoría de cuerdas de tipo II con acoplamiento de cuerda g constante es equivalente a la misma teoría con acoplamiento 1/g. |
Esta equivalencia se conoce como dualidad S. "Orientifolding" la teoría de cuerdas de tipo IIB conduce a la teoría de cuerdas de tipo I. Relación entre las teorías de tipo II A finales de los 80, se vio que la teoría de cuerdas de tipo IIA está relacionada con la teoría de cuerdas de tipo IIB por la dualidad T. Véase también Teoría de supercuerdas cuerdas de tipo I cuerda heterótica Tipo I (teoría de cuerdas) En física teórica, la teoría de cuerdas de tipo I es una de las cinco teorías de supercuerdas (teorías de cuerdas supersimétricas) consistentes en diez dimensiones. |
Es la única cuyas cuerdas son no orientadas (ambas orientaciones de una cuerda son equivalentes) y que contiene, no solamente cuerdas cerradas, sino también cuerdas abiertas.Puede ser obtenido como orientifold de la teoría de cuerdas del tipo IIB, con 32 medias-D9-branas agregadas en el vacío para cancelar varias anomalías. En energías bajas, la teoría de cuerdas de tipo I es descrita por la supergravedad N=1 (supergravedad del tipo I) en diez dimensiones acoplada a la teoría de Yang-Mills supersimétrica SO(32). El descubrimiento en 1984 de Michael Green y John Schwarz de la cancelación de las anomalías en la teoría de cuerdas de tipo I disparó la primera revolución de supercuerdas. |
En los años 90 se observó que la teoría de cuerdas de tipo I con la constante de acoplamiento de cuerda g es equivalente a la cuerda heterótica SO(32) con el acoplamiento 1/g.Esta equivalencia se conoce como dualidad S. Título del vapor El título del vapor es el porcentaje en masa de vapor en una mezcla líquido-vapor y suele denotarse con la letra x: El valor de x varía desde 0 (líquido saturado) hasta 1 (vapor saturado). Para valores del título cercanos a 1 se tiene una masa de líquido pequeña en forma de gotitas en suspensión. Para valores inferiores el líquido se deposita sobre el fondo del recipiente por efecto de la gravedad. |
La coexistencia de líquido y vapor se indica normalmente con el término vapor húmedo o vapor saturado.Tolerancia de fabricación La tolerancia es el espacio permisible, en la dimensión nominal o el valor especificado de una pieza manufacturada. El propósito de una tolerancia es especificar un margen para las imperfecciones en la manufactura de una parte o un componente. La tolerancia puede ser especificada como un factor o porcentaje de un valor nominal, una máxima desviación de un valor nominal, un rango explícito de valores permitidos, ser especificado por una nota o un estándar publicado con esta información, o ser expresado por la precisión del número del valor nominal. La tolerancia puede ser simétrica, como en 40±01, o asimétrica como 40+0.2/-0.1. |
Es una buena practica de ingeniería el especificar el mayor valor posible de tolerancia mientras mantenga su funcionalidad, desde que preciso y cercano son más difíciles de maquinar y por lo tanto tengan un costo mayor tanto en construcción como en costo.La tolerancia es diferente del factor de seguridad, pero un adecuado factor de seguridad tomara en cuenta tolerancias relevantes además de otras posibles variaciones. Contenido 1 Tolerancia en un componente eléctrico 2 Tolerancia mecánica en un componente 3 Unidades y precisión 4 Estilo 5 Véase también Tolerancia en un componente eléctrico Una especificación eléctrica podría necesitar una resistencia con un valor nominal de 100o (ohms), pero también tener una tolerancia de 1%. |
Esto significa que cualquier resistor que se encuentre dentro del rango de 99 a 101 es aceptable.Podría no ser razonable especificar una resistencia con un valor exacto de 100 en algunos casos, porque la resistencia exacta puede variar con la temperatura, corriente y otros factores más allá del control del diseñador. Tolerancia mecánica en un componente La tolerancia es similar de una manera opuesta al ajuste en ingeniería mecánica, el cual es la holgura o la interferencia entre dos partes. Por ejemplo, para un eje con un diámetro nominal de 10 milímetros se ensamblara en un agujero se tendrá que especificar el eje con un rango de tolerancia entre los 10.04 y 10.076 milímetros. |
Esto daría una holgura que se encontraría entre los 0.04 milímetros (eje mayor con agujero menor)y los 0.112 milímetros (eje menor con agujero mayor).En este caso el rango de tolerancia tanto para el eje y el hoyo se escoge que sea el mismo (o.036 milímetros), pero esto no es necesariamente el caso general. En mecánica, la tolerancia de fabricación se puede definir como los valores máximo y mínimo que debe medir un eje u orificio para que en el momento de su encaje el eje y el orificio puedan ajustarse sin problemas. Si se supera el valor máximo o el mínimo, entonces resultará imposible encajar el eje dentro del orificio, por lo que se dirá que el mecánico se ha pasado del valor de tolerancia. |
La tolerancia se aplican a diversos, sino a todos, los procesos de fabricación, y no solamente a procesos que involucran una perforación y un eje, por lo que se puede definir como el máximo error permitido en la construcción o fabricación de un elemento, ya sea en sus dimensiones, peso, resistencia o cualquiera de sus propiedades medibles.Por ejemplo, la longitud de un barra pude medir 1m +0.01m, la tolerancia es de 0.01m o 1%. Unidades y precisión Las unidades de medida empleadas son determinantes a la práctica; por lo general, entre mayor cantidad de lugares decimales mayor la precisión, pero las unidades deben preferiblemente ser escogidas siguiendo los protocoles y estándares de industria. |
Por ejemplo, la medida angular puede ser indicada en forma decimal o en precisión de grado, minuto y segundo; mas estas dos formas no son las únicas formas de definir un ángulo.No se debe combinar unidades de medida en los valores delimitantes. Estilo La nomenclatura de las tolerancias puede ser de un estilo conocido y preferido: Limites. Cuando las tolearancias denotan los límites se escribe el mayor límite subrayada, y el límite menor en la parte inferior, o bajo la línea. Básico. Un rectángulo encierra la dimensión teóricamente perfecta. Simétrica. La toleracia es equitativa hacia la delimitación mayor que la menor. Unilateral. Ambos valores delimitantes son hacia el lado mayor o hacia el menor. |
Véase también Ajuste mecánico Mecanizado Proceso de fabricación Taladrado Ajuste Datum Dibujo técnico Teoría y Ejercicios solucionados de Dibujo Técnico Tonelada equivalente de carbón La tonelada equivalente de carbón es una unidad de energía.Su valor equivale a la energía que hay en un tonelada carbón y, como puede variar según la composición de este, se ha tomado un valor convencional de: 29.300.000.000 julios = 8138.90 kWh. Véase también Tonelada equivalente de petróleo kilotón y megatón Tonelada equivalente de petróleo La tonelada equivalente de petróleo (Tep, en inglés Toe) es una unidad de energía. |
Su valor equivale a la energía que hay en un tonelada petróleo y, como puede variar según la composición de este, se ha tomado un valor convencional de: 41.868.000.000 julios = 11.630kWh.Es una de las más grandes unidades de energía. El tep sirve también para comparar los niveles de emisión de CO2 a la atmósfera que se producen al quemar distintos elementos: 1 tep de gas natural = 2.1 toneladas de CO2 1 tep de carbón = 3.8 toneladas de CO2 1 tep de gasoil = 2.9 toneladas de CO2 Véase también Tonelada equivalente de carbón kilotón y megatón julios y termia Referencias externas A dictionary of units of measurement Tormenta Imagen de la base de una tormenta obtenida en Enschede, Holanda. |
Una tormenta o tempestad es un fenómeno atmosférico caracterizado por la coexistencia próxima de dos o más masas de aire de diferentes temperaturas.El contraste térmico y otras propiedades de las masas de aire (humedad) dan origen al desarrollo de fuertes movimientos ascendentes y descendentes (convección) produciendo una serie de efectos característicos, como fuertes lluvias y viento en la superficie e intenso aparato eléctrico. Esta actividad eléctrica se pone de manifiesto cuando se alcanza la tensión de ruptura del aire, momento en el que se establece el rayo eléctrico que da origen a los fenómenos característicos de relámpago y trueno. |
La aparición de relámpagos depende de factores tales como el grado de ionización atmosférico, además del tipo y la concentración de la precipitación.Tormenta eléctrica producida en Hospitalet de Llobregat, Cataluña, España. Las tormentas obtienen su energía de la liberación de calor latente que se produce en la condensación del vapor del agua en las parcelas ascendentes de la tormenta. El término anglosajón (Storm) se refiere estrictamente y en el ámbito meteorológico únicamente a tormentas intensas con vientos en superficie de al menos 80 km/h. El término castellano es mucho menos restrictivo. Las tormentas producen nubes de desarrollo vertical -Cumulonimbus - Cumulus- que pueden llegar hasta la tropopausa en torno a 10 km de altura. |
El ciclo de actividad de una tormenta típica presenta una fase inicial de formación, intermedia de madurez y final de decaimiento que dura en torno a una o dos horas.Típicamente una célula convectiva de tormenta posee una extensión horizontal de unos 10x10 km. Sin embargo, frecuentemente se producen simultánea o casi simultáneamente varias células convectivas que desencadenan fuertes precipitaciones durante un periodo de tiempo más largo. En ocasiones, cuando las condiciones del viento son adecuadas, una tormenta puede evolucionar hasta el estado de supercélula originando series de corrientes ascendentes y descendentes y abundante precipitación durante varias horas. |
Las tormentas pueden contener vórtices de aires, es decir, viento girando en torno a un centro (como los huracanes).Las tormentas que contienen estos vórtices son muy intensas y sólo las producen la trombas y los tornados, además suelen originarse en zonas muy cerradas, donde el viento no tiene suficiente escape. Una tormenta tropical hace referencia a una tormenta de mayores dimensiones en latitudes subtropicales alternando regiones ascendentes y descendentes y capaz de evolucionar potencialmente hasta el estado de huracán. Referencias Tormentas eléctricas The Feynman Lectures on Physics, Richard Feynman, 2 volumen, 1964, 1966.pero 1994 fue el mejor año de tormentas. |
Véase también Tormenta de polvo Nivel ceráunico Tormenta de Santa Rosa La tormenta de Santa Rosa es una expresión popular para designar una tormenta que se desarrolla en el Hemisferio Austral en un lapso de entre 5 días antes y 5 días después del 30 de agosto, fecha correspondiente a la festividad de Santa Rosa de Lima.La expresión tiene su origen en una leyenda que atribuyó a los poderes místicos de Isabel Flores de Oliva una fuerte tormenta que impidió que piratas holandeses atacaran la ciudad peruana de Lima. Según los meteorólogos el evento no tiene la certeza que el imaginario popular le atribuye, e imputan su ocurrencia al choque de los primeros vientos cálidos con los frentes fríos producto del acercamiento de la primavera. |
Leyenda de la tormenta de Santa Rosa En 1615, en la ciudad peruana de Lima, “Ciudad de Los Reyes”, una religiosa beata Rosa –(Isabel Flores de Oliva, 1586-†1617)– encabeza una rogativa desde una Iglesia, ante el posible desembarco de naves de piratas holandeses que ya habían asaltado el puerto vecino de El Callao.Sin previo aviso, una gran tormenta impidió que las embarcaciones se acercaran a tierra y así, la ciudad de Lima quedó salva. Los creyentes comenzaron a atribuir la presencia de la tormenta y la huida de los piratas, al poder místico de Rosa. La leyenda se popularizó en Argentina, con gran fuerza en la zona del Río de la Plata, en Córdoba y en la región de Cuyo. |
En la provincia de Mendoza, uno de sus departamentos lleva su nombre.Es una región realmente seca, y es muy poco frecuente que la tormenta (muy benéfica allí) se produzca. En el Hemisferio Austral, a partir de mediados de agosto, es común oír hablar de la tormenta de Santa Rosa. Popularmente, se afirma que se produce unos días antes o unos días después del 30 de agosto, asociada al santoral de Santa Rosa de Lima, "Patrona de las Américas", agregando la creencia de ser una de las peores tormentas del año. |
Mito y realidad Climáticamente en el Hemisferio Austral, la tormenta de Santa Rosa puede constituirse en una de las primeras tormentas, hacia el final del invierno, unos diez días antes del 30 de agosto y veinte primeros días de septiembre.Para el Vocabulario Meteorológico Internacional de la Organización Meteorológica Mundial, OMM, "tormenta” es la descarga brusca de electricidad atmosférica que se manifiesta por un resplandor breve (el relámpago) y por un ruido seco o un estruendo sordo (el trueno), asociada a nubes convectivas (cumulunimbus) y suelen llegar con lluvia en forma de chaparrón o, en latitudes más bajas, de nieve o granizo, y también de vientos fuertes. |
En invierno no ocurren estas tormentas convectivas, porque para su desarrollo, se necesitan condiciones energéticas más de primavera y de verano.Y, al acercarse el equinoccio de primavera del Hemisferio Sur (22 o 23 de septiembre), el acercamiento paulatino (por el ángulo de inclinación del eje del planeta) de este sector de la Tierra al Sol aumenta la disponibilidad de energía en el "Subsistema Austral Climático Terrestre", produciéndose cambios en la "Circulación Atmosférica Regional", desde fines de agosto. |
Con presencia de aire cálido y húmedo del norte, sumado a más radiación solar y a entrar "Perturbaciones Sinópticas" del oeste podría aparecer el fenómeno de tormenta saliendo del invierno, en cercanías del 30 de agosto, día de Santa Rosa de Lima.Dicha perturbación se produce ya a que el Polo Sur sigue aún muy frío mientras que el continente austral comienza el lento proceso de calentamiento. Popularmente (mito) se espera que la tormenta de Santa Rosa sea más fuerte que cualquier otra, pero normalmente no es así. Para la ciudad de Buenos Aires (Observatorio del SMN Villa Ortúzar), del análisis de la frecuencia de aparición del Fenómeno Tormenta", 5 días antes y después del 30 de agosto, del período 1861-2003. |
Así, sólo 16 veces en 142 años, se produjo la "Tormentas" de Santa Rosa de Lima.No obstante para esa época suele haber lloviznas leves, con lo cual si bien no llegan a ser tormentas hacen que el mito permanezca vivo. Año, Fecha, Lluvia acumulada mm 1870 30/8 28 1876 29/8 y 30/8 73 1922 29/8 al 1/9 80 1923 27/8 al 3/9 89 1942 31/8 al 2/9 98 1956 29/8 al 31/8 97 1959 30/8 al 1/9 55 1983 26/8 al 31/8 60 1986 29/8 al 3/9 68 1992 29/8 al 2/9 54 1993 30/8 al 1/9 49 1994 31/8 al 2/9 39 1996 25/8 y 26/8 22 2001 26/8 y 27/8 59 2002 28/8 13 2003 3/9 al 7/9 88 Puede notarse también que de las 16 tormentas, 7 son desde 1992. |
Debido al calentamiento global y los problemas referentes a la situación climática mundial.[cita requerida] La “Tormenta de Santa Rosa” se observa en algunas provincias argentinas. Provincias como Salta, Mendoza, San Juan muy rara vez aparece este fenómeno. En Uruguay se produce con frecuencia parecida a Buenos Aires. Y cosas parecidas se observan en Sudáfrica y en Australia. Referencias Tormenta de Santa Rosa Llegó Santa Rosa con fuertes tormentas. LaNación.com. Consultado el 27 de agosto de 2008. Tornillo de Arquímedes Tornillo de Arquímedes. Un Tornillo de Arquímedes es una máquina gravímetrica utilizada para elevación de agua, harina o cereales. |
Fue inventado en el siglo III a. C. por Arquímedes, del que recibe su nombre, aunque existen hipótesis de que ya era utilizado en Egipto.Se basa en un tornillo que se hace girar dentro de un cilindro hueco, situado sobre un plano inclinado, y que permite elevar el agua situada por debajo del eje de giro. Desde su invención hasta ahora se ha utilizado para el bombeado de fluidos. También es llamado Tornillo Sinfin por su circuito en infinito. Véase también Bomba de tornillo Enlaces externos Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Tornillo de Arquímedes. Commons Tornillo de Arquímedes. Incluye vídeo Animación que muestra el funcionamiento de un tornillo de Arquímedes. |
Toshihide Maskawa Toshihide Maskawa ( ) (Prefectura de Aichi, 7 de febrero de 1940) es un físico japonés, reconocido por su trabajo en la física de partículas, concretamente con el concepto de Violación CP.Su artículo «Violación CP en la teoría renomarlizada de la interacción débil» [1] (1973) escrito junto a Makoto Kobayashi era en 2007 el tercer documento de física más citado de todos los tiempos. [2] La matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa, en la que se definen los máximos parámetros entre quarks, es fruto de su trabajo. En 2008 ganó, junto a Makoto Kobayashi y a Yoichiro Nambu, el Premio Nobel de Física. [3] [4] [5] . Referencias 1. CP Violation in the renormalizable theory of weak interaction 2. |
Top cited articles of all time (2007 edition) 3. reuters.com, Dos japoneses y un estadounidense ganan el Nobel de Física 2008 4. elpais.com (7 de octubre de 2008).Dos japoneses y un estadounidense, Nobel de Física por sus descubrimientos en la física subatómica (en español). Consultado el 07/10/2008. 5. La Jornada (7 de octubre de 2008). Nobel de Física a investigadores de la “ruptura espontánea de la simetría” (en español). Consultado el 08/10/2008. Enlaces externos Noticia Artículos en Wikinoticias: Academia de Suecia anuncia Premio Nobel de Física Tostadora Una tostadora es un pequeño electrodoméstico que sirve para tostar rebanadas de pan de molde u otros alimentos similares. |
Una rebanada que se ha hecho así se llama tostada.En una tostadora típica se calienta el pan aprovechando el calor desprendido por el efecto Joule al conducir electricidad a través de una resistencia. El proceso de tostado consiste en reducir el contenido de agua del pan (originalmente ~35% del peso total), evaporándolo, y chamuscando ligeramente su superficie. Una tostadora moderna de dos rebanadas suele utilizar unos 900W y fabrica las tostadas en 1-3 minutos. Las sandwicheras, un tipo especial de tostadoras, sirven para tostar sandwiches enteros. Historia de las tostadoras Tostadora General Electric lanzó una tostadora eléctrica en 1909, patentada con el nombre de D-12. |
Se piensa que fue la primera tostadora eléctrica del mercado, pero existe cierta controversia al respecto, tal como lo anunció la Pacific Electric Heating Company para su modelo competidor Hotpoint.Dicho anuncio sitúa la presentación del modelo Hotpoint en 1905, el mismo año que Albert Marsh desarrolló el cable Nichrome. El cable Nichrome pudo asegurar la generación de un grado de calor adecuado durante largo tiempo por lo que el descubrimiento de dicho filamento puede considerarse el punto de partida del desarrollo de la tostadora eléctrica. La tostadora que expulsa las tostadas después de haberlas calentado fue patentada por Charles Strite en 1919. |
En 1925, utilizando un modelo rediseñado de la tostadora de Srite la Toastmaster Company comenzó a comercializar la tostadora doméstica que podía calentar pan por los dos lados a la vez, utilizaba un temporizador para calentar las rebanadas y las expulsaba cuando finalizaba.Hacia 1926, la tostadora de Charles Strite estaba disponible para el público y tuvo gran éxito. Adiciones más recientes a la tecnología de la tostadora incluyen la posibilidad de tostar pan congelado, bandejas separadas que permiten a los usuarios tostar dos o cuatro tostadas y funciones de recalentamiento que permiten calentar la tostada sin que se queme. Los 'Hornos Tostadora' realizan funciones de tostado con la diferencia de que los cables de la resistencia están colocados horizontalmente, como en los hornos. |
Un horno tostadora generalmente, tiene una puerta de cristal y una bandeja extraible sobre la que se deposita el alimento a tostar.Gracias a este diseño el horno tostadora puede tener algunas funciones de horno pero a menor escala. Véase también Sandwichera Enlaces externos Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Tostadora.Commons El Museo de la tostadora. Una página dedicada a las tostadoras y su historia. El Museo Alemán de la Tostadora. Historia de la Tostadora. Guía de Tecnología Gizmohighway Historia de la Tostadora eléctrica Cómo funcionan las tostadoras (en inglés). Trabajo (física) Trabajo con fuerza y trayectoria constantes. |
El trabajo, en mecánica clásica, es el producto de una fuerza por la distancia que recorre y por el coseno del ángulo que forman ambas magnitudes vectoriales entre sí.En mecánica, el trabajo efectuado por una, fuerza aplicada sobre un cuerpo durante un cierto desplazamiento, se calcula mediante la integral del producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento. El trabajo es una magnitud física escalar, y se representa con la letra (del inglés W ork) o (de Labor) para distinguirlo de la magnitud temperatura, normalmente representada con la letra . En termodinámica, se realiza trabajo cuando un gas se expande o comprime. |
La presión ejercida al pasar de un volumen A a otro B, se expresa mediante la ecuación: Véase también: Criterio de signos termodinámico El trabajo, en general, depende de la trayectoria y, por tanto, no constituye una variable de estado.La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es el newton × metro que se denomina julio (joule en inglés), y es la misma unidad que mide la energía. Por eso, se entiende que la energía es la capacidad para realizar un trabajo, o que el trabajo provoca una variación de energía. |
Contenido 1 Ecuaciones 2 Relación entre trabajo y energía 2.1 Trabajo y energía en Mecánica 2.2 Trabajo y energía en Termodinámica 3 Unidades de trabajo 3.1 Sistema Internacional de Unidades 3.2 Sistema inglés 3.3 Sistema técnico de unidades 3.4 Sistema cegesimal 3.5 Sistema técnico inglés 3.6 Otras unidades 4 Véase también 5 Enlaces externos Ecuaciones Para calcular el trabajo que una fuerza realiza a lo largo de una trayectoria curvilínea se utiliza el cálculo diferencial.El trabajo que la fuerza realiza en un diferencial trayectoria es: de donde indica la componente tangencial de la fuerza respecto de la trayectoria, aplicando las propiedades del producto escalar. |
Por eso, una fuerza que actúa perpendicular al desplazamiento de un cuerpo, no realiza trabajo.Para calcular el trabajo a lo largo de una trayectoria entre los puntos A y B basta con integrar entre los puntos inicial y final de la curva: Es decir, matemáticamente el trabajo es una integral de línea . Hay casos en los que el cálculo del trabajo es muy sencillo. Si el módulo de la fuerza es constante y el ángulo que forma con la trayectoria también es constante, tendremos: Fuerza(F) por distancia(d) igual a Trabajo(W). Es el caso de una fuerza constante y trayectoria rectilínea. Fuerza paralela a una trayectoria rectilínea. |
Además, si la fuerza es paralela al desplazamiento, tendremos: Si la fuerza es paralela al desplazamiento, pero en sentido contrario: Si sobre una partícula actúan varias fuerzas y queremos calcular el trabajo total realizado sobre esta partícula, entonces representa al vector resultante de todas las fuerzas aplicadas.Relación entre trabajo y energía También se llama trabajo a la energía usada para deformar o desplazar un cuerpo venciendo una resistencia o aceleración o, en general, para alterar la energía de cualquier sistema físico. El concepto de trabajo está ligado íntimamente al concepto de energía, midiéndose ambas magnitudes en la misma unidad: el julio (joule en inglés). |
Esta relación puede verse en el hecho que, del mismo modo que existen distintas definiciones de energía en mecánica y termodinámica, también existen distintas definiciones de trabajo en cada rama de la física.Es una magnitud de gran importancia para establecer relaciones entre las distintas ramas de la física. Trabajo y energía son conceptos que empezaron a utilizarse cuando se abordó el estudio del movimiento de los cuerpos. Trabajo y energía en Mecánica Si se realiza un trabajo sobre una partícula, éste se invierte en variar su energía cinética: Nótese que una fuerza perpendicular al desplazamiento no hace variar la energía cinética de la partícula. |
Éste es el caso de la fuerza magnética, que curva la trayectoria pero mantiene constante el módulo de la velocidad.Por otra parte, si tenemos una fuerza conservativa, el trabajo que realiza es la variación con signo negativo de la energía potencial: Lo cual no es más que una consecuencia del teorema fundamental del cálculo, ya que una fuerza conservativa y una energía potencial asociada a esta se relacionan por: Trabajo y energía en Termodinámica Trabajo de frontera El trabajo de frontera es aquel que se realiza en un sistema de volumen variable. En un diagrama P-V es el área bajo la curva del comportamiento del sistema. |
La ecuación matemática es: En caso de que el sistema esté sometido a presión constante durante el proceso, el trabajo de frontera es: El principio de conservación de la energía relaciona el trabajo realizado en un gas, con la energía interna del sistema y el calor transferido, de la siguiente forma: Véase también: Criterio de signos termodinámico Unidades de trabajo Sistema Internacional de Unidades Kilojulios, 103 julios Julio, unidad básica de trabajo en el SI Sistema inglés Termia inglesa (th), 105 BTU BTU, unidad básica de trabajo de este sistema Sistema técnico de unidades Termia internacional (también th), 106 cal Kilocaloría (kcal), 10³ cal Caloría internacional (cal), unidad básica de este sistema Frigoría, contraparte de la caloría, equivale a -1 caloría. |
Kilopondímetro (kpm) Caballos de vapor hora (HP/Hr.)= (HPr) Sistema cegesimal Ergio, 10-7 julios Sistema técnico inglés pie-libra (ft·lb) Otras unidades Kilovatio-hora Caloría termoquímica (calTQ) Termia EEC. Litro-atmósfera (l·atm) Véase también Unidad de medida Magnitud física Energía Enlaces externos Commons Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre trabajo mecánico. Ejemplo interactivo de Trabajo, en newton.cnice.mec.es Trabajo, energía y equilibrio de fuerzas. Análisis del funcionamiento de máquinas simples como la palanca, juegos de poleas, plano inclinado y cilindros hidráulicos. |
Transductor Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida.El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (p.e. electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa), aunque no necesariamente la dirección de la misma. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robótica,en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen algo de energía por lo que la señal medida resulta debilitada. Tipos de transductores Transductor electroacústico. |
Transductor electromagnético.Transductor electromecánico. Transductor electroquímico. Transductor electrostático. Transductor fotoeléctrico. Transductor magnetoestrictivo. Transductor piezoeléctrico. Transductor radioacústico. Ejemplos Un micrófono es un transductor electroacústico que convierte la energía acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje). Un altavoz también es un transductor electroacústico , pero sigue el camino contrario. Un altavoz transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras. Otros ejemplos son los teclados comunes que transforman el impulso de los dedos sobre las membranas y éstas generan el código de la tecla presionada. |
Otro ejemplo es el sistema de alarma de un automóvil, el cual transforma los cambios de presión dentro del vehículo a la activación de dicha alarma.Algunas de estas son termistores, galgas extensiométricas, piezoeléctricos, termostatos, etc. Otro ejemplo es un ventilador. Otro ejemplo es una estufa doméstica. Otro ejemplo es el dedo humano. Transductor electroacústico Es un transductor que transforma electricidad en sonido o viceversa. Por ejemplo. Un micrófono es un transductor electroacústico que convierte la energía acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje). Un altavoz también es un transductor electroacústico, pero sigue el camino contrario. |
Un altavoz transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras.La transducción o transformación de energía, se hace en dos fases. El modelo teórico de un transductor electroacústico, se basa en un transductor electromecánico y un transductor mecánico-acústico. Esto significa, que se estudia por un lado la transformación de la energía eléctrica en mecánica, ya que se genera un movimiento, y por otro lado se estudia la transformación de la energía mecánica en acústica, ya que el movimiento genera energía acústica. El transductor electromecánico se llama "motor", por el movimiento que genera. Este movimiento se traspasa al segundo transductor, el mecánico-acústico, que se llama "diafragma", aunque también puede ser una bocina. |
Tipos de transductores electroacústicos: Electrodinámico, dinámico o bobina móvil.Electrostáticos. Piezoeléctricos. De radiación directa. De radiación indirecta. Banda ancha. Bajas frecuencias: woofers y sub-woofers. Frecuencias medias: mid-range. Altas frecuencias: tweeters y ultra-high-tweeters Transductor electromagnético Un transductor electromagnético es un transductor que transforma electricidad en energía magnética o viceversa. Por ejemplo, un electroimán es un dispositivo que convierte la electricidad en magnetismo o viceversa (flujo magnético en electricidad). A veces este término es empleado erróneamente como sensor electromagnético, como los sensores de distancia de los taxímetros. |
Transductor electromecánico El transductor electromecánico es un tipo de transductor que transforma electricidad en energía mecánica o viceversa, por ejemplo una bocina captora es un dispositivo que recoge las ondas sonoras y las convierte en energía, o bien magnética, o bien eléctrica.Estas vibraciones resultantes (ya sean eléctricas o magnéticas, dependiendo de la naturaleza del transductor), proporcionan (mediante un nuevo proceso de transducción) la energía mecánica necesaria para producir el movimiento de la aguja encargada de trazar el surco sobre el disco o cilindro durante el proceso de grabación mecánica analógica. |
Algunos llaman transductor a los sensores de distancia de los taxímetros, también utilizados en los vehículos nuevos para medir la velocidad.Este nombre es incorrecto por dos motivos: 1. La finalidad no es la conversión de la energía, sino la recepción de las señales, por eso se le llama sensor. 2. Realmente no transforman la energía mecánica, sino que captan el movimiento por medio de otros métodos. Transductor magnetoestrictivo Los transductores magnetoestrictivos son todos aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la magnetoestricción. |
Éste es un fenómeno reversible que se basa en el acoplamiento de fuerzas mecánicas y magnéticas, de manera que un material de éste tipo ante la presencia de un campo magnético sufre ciertas modificaciones en su estructura interna, lo que produce pequeños cambios en sus dimensiones físicas.También una deformación de dicho material produce una variación de la inducción magnética. Su campo de aplicación es en emisores y receptores acústicos submarinos e industriales: Sonar. Hidrófonos. Proyectores de ultrasonidos de alta potencia. Transductor piezoeléctrico Son transductores piezoelétricos aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la piezoelectricidad. |
Para su fabricación se utilizan materiales cerámicos como el Titano de Bario, aunque en un principio se usaban el Cuarzo o la Sal de Rochelle.Mediante el efecto piezoelétrico directo a través de una fuerza externa se logra un desplazamiento de cargas lo que induce una corriente de desplazamiento y ésta un campo eléctrico. Éste es el fundamento de, por ejemplo, los micrófonos piezoeléctricos. Mientras que los altavoces piezoeléctricos aprovechan el efecto piezoeléctrico inverso, mediante el cual a través de un campo eléctrico (DDP externo) se produce una deformación mecánica, que convenientemente aprovechada, puede llegar a emitirse sonidos. |
Existen numerosos aparatos que deben su funcionamiento al proceso de transucción piezoeléctrica, como los acelerómetros, mandos a distancia por ultrasonidos, ciertos sistemas sonar y muchos más aparte de los mencionados anteriormente.Véase también Transductor. Altavoz piezoeléctrico. Micrófono piezoeléctrico. Transferencia (electrónica) (Redirigido desde Transferencia (Electrónica)) Se dice, en electrónica, transferencia de un circuito a la relación numérica (razón) entre dos variables cualesquiera del circuito, generalmente la entrada y la salida del mismo. |
Siendo V1 la entrada y V2 la salida, la transferencia podría llegar a ser T = V2 / V1 en un caso general, y se conoce comúnmente a esta relación como la más típica de las transferencias, y es a la que se hace referencia (si no se especifica lo contrario) cuando se habla simplemente de 'Transferencia del circuito'.Transferencia lineal de energía La transferencia lineal de energía (TLE) es la cantidad de energía que se deposita en la materia cuando interacciona con las radiaciones ionizantes. Los diferentes tipos de radiación (rayos X, rayos alfa, rayos beta, neutrones, rayos gamma etc.) tienen diferente TLE. |
Las radiaciones con baja TLE provocan ligera ionización a lo largo de su recorrido, como los rayos X, mientras que las radiaciones con alta TLE provocan ionización densa en su recorrido, como los protones.Las radiaciones electromagnéticas tienen baja TLE y las radiaciones de partículas tiene alta TLE. En radiobiología, mientras mayor sea la TLE, mayor será la ionización y por lo tanto mayor será el efecto o daño biológico que se puede producir. Estas lesiones pueden ser beneficiosas cuando se quieren irradiar tejidos malignos como los tumores malignos. Transformación de Galileo Una transformación de Galileo es un cambio de coordenadas y velocidades que deja invariante las ecuaciones de Newton. |
La condición anterior equivale a que la transformación entre las coordenadas de un sistema de referencia inercial y otro sistema inercial que se mueve respecto al primero sea también una transformación de Galileo.Contenido 1 Transformación de coordenadas 2 Transformaciones de otras magnitudes 3 Véase también 4 Enlaces externos Transformación de coordenadas Galileo propuso que si se tiene un sistema sistema en reposo y un en movimiento, a velocidad constante respecto del primero a lo largo del sentido positivo del eje , y si las coordenadas de un punto del espacio para son y para son , se puede establecer un conjunto de ecuaciones de transformación de coordenadas bastante sencillo. |
Así, si se quiere hallar las coordenadas de A a partir de las coordenadas de B se tienen las ecuaciones: En cuanto al tiempo, se tiene que Las anteriores relaciones se pueden reescribir en forma matricial como: Las anteriores son las transformaciones de Galileo más simples.Generalmente se consideran transformaciones más generales, de hecho el conjunto de todas las transformaciones del tipo anterior según cualquier dirección (no necesariamiente sobre el eje X) junto con las rotaciones constituyen el llamado grupo de Galileo. El grupo de Galileo completo incluyendo las traslaciones espaciales y temporales, es substancialmente más complicado que el grupo de Lorentz. |
Transformaciones de otras magnitudes A diferencia de las transformaciones de Lorentz que actúan del mismo modo sobre todos los (cuadri)vectores, las transformaciones de Galileo son diferentes para diferentes vectores por ejemplo las fuerzas y las aceleraciones son invariantes bajo una transformación de Galileo simple, en cambio el momento lineal se transforma de manera similar a como lo hace el vector velocidad: La energía cinética tiene una ley de transformación aún más complicada: Véase también Sistema inercial Enlaces externos Relatividad de Galileo Transición de la relatividad especial a la relatividad general La teoría especial de la relatividad de Einstein fue formulada en 1905, y daba cuenta adecuada de los experimentos de Michelson y Morley, a la vez que proporcionaba un marco natural para comprender las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo. |
Sin embargo pronto se señaló la necesidad de generalizarla o completarla para dar cuenta de otros fenómenos naturales: Campo gravitatorio.La teoría de la relatividad especial había eliminado las "acciones a distancia" y había establecido que toda influencia física causal se mueve a una velocidad máxima, que resultaba ser igual a la de la velocidad de la luz. Sin embargo, la teoría de la gravitación de Newton postulaba una acción a distancia; por tanto era necesario encontrar una teoría más general que diera cuenta del campo gravitatorio y fuera compatible con la velocidad máxima de propagación de las influencias causales. Generalizar el principio de covariancia. |
Einstein había establecido una forma parcial del principio de covariancia, por la cual todas las leyes físicas debían tomar la misma forma para todos los observadores físicos inerciales, eso implicaba que un observador inercial sin comunicación o contacto visual con otros observadores inerciales no tenía manera de saber si estaba en reposo respecto a ellos en o en movimiento uniforme. |
Einstein mediante una serie de experimentos mentales, se autoconvenció de que esto hacía de los sistemas inerciales una clase de sistemas de referencia privilegiados, y que tal vez era posible construir una teoría en que todos los observadores, inerciales o no, fueran de algún modo equivalentes de tal manera que las leyes físicas pudieran formularse de modo que fueran de la misma forma para todos los observadores.La teoría de la relatividad general surgió en un intento de superar los dos problema anteriores. Discusión general El principio de relatividad especial es un principio de simetría que dice que las leyes físicas deben ser invariantes ante todas aquellas transformaciones de coordenadas que no cambian la métrica de Minkowski. |
En cambio, la relatividad general es, como lo dice su propio nombre, más general.Esta dice que las leyes físicas deben ser invariantes ante cualquier transformación de coordenadas en general. Por eso, para pasar de la descripción "especial" a la "general", hay que considerar cómo transforman en general los objetos de la teoría física de interés (e.g. Electromagnetismo). El ejemplo más común es estudiar cómo generalizar leyes físicas enunciadas en ecuaciones diferenciales del espacio-tiempo. Cuando las transformaciones de coordenadas no son lineales, las derivadas recién mencionadas no transforman linealmente. |
Por esto se generaliza el concepto de derivada al de derivada covariante, de manera de poder escribir de forma invariante la ley física y así recuperar en el sistema localmente inercial la ley previamente conocida.Veamos el ejemplo del electromagnetismo explicitamente. Las ecuaciones de Maxwell escritas en forma covariante son: Donde F es el tensor anti-simétrico del campo electromagnético, es su dual y J es la fuente. Desde el punto de vista de la relatividad general, estas ecuaciones solo pueden ser correctas en un sistema localmente inercial. |
Para generalizarlas sencillamente transformamos la derivada ordinaria a una derivada covariante de manera que las ecuaciones sean invariantes ante una transformación generalizada de coordenadas: En el caso de tensores de dos indices covariantes (como los recién mencionados) la derivada covariante, que es aquella que compensa las no-linelidades de las transformaciones de coordenadas, se escribe de la siguiente manera: Y así, contrayendo dos índices de esta ecuación se obtiene la derivada covariante que aparece en la ecuación de Maxwell con la fuente.El caso recién mencionado constituye una aplicación del principio de equivalencia fuerte. |
Más en general se podría, al generalizar la teoría física, acoplar el objeto físico de interés con elementos que describen la curvatura del espacio-tiempo, de manera tal de que cuando se vuelve al sistema de referencia localmente inercial esos elementos de la curvatura se anulan y se vuelve a recuperar las ecuaciones.En este caso se estaría aplicando el principio de equivalencia débil. Transistor de aleación Monocristal a la salida del crisol. La zona rojiza es la región de base. Aparece marcada una de las rodajas en que se corta. El transistor de aleación es uno de los primeros transistores de unión, fabricado a partir de germanio fundido. El CK722 de Raytheon es un transistor de aleación. Posteriormente, también se fabricaron transistores de aleación de silicio. |
El procedimiento de fabricación se deriva directamente del método de Czochralski para obtención de monocristales.Se diferencia en que, a medida que el monocristal va creciendo se introducen impurezas donantes en el crisol para convertir el germanio tipo p en tipo n para la base. Cuando se tiene el grosor de base necesario, se añaden más impurezas aceptoras para volver nuevamente a germanio tipo p. El monocristal así obtenido se corta, primero en rodajas perpendiculares al plano de la base, y después cada una de estas rodajas para formar los transistores individuales. La ventaja de este método es que permitía crear regiones de base muy delgadas. |
Como es la concentración de impurazas la que define le región de base, la elección del dopante es vital y no debe difundirse en el germanio, ya que este efecto cortocircuita la base inutilizando el transistor.Por ello los primeros modelos tenían una base gruesa. Véase también Transistor Transistor mesa Método de Czochralski Transmisión de calor En física, la transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. |
Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico.La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la ley cero de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta. |
Contenido 1 Mecanismos de transmisión 1.1 Conducción 1.2 Convección 1.3 Radiación 2 Aplicaciones 2.1 Aislamiento y barreras de radiación 2.2 Intercambiadores de calor 2.3 Transferencia de calor en ebullición 3 Disciplinas académicas 4 Véase también 4.1 Otros temas fundamentales de ingeniería 5 Referencias 5.1 Revistas relacionadas 5.2 Enlaces externos Mecanismos de transmisión La transferencia de calor clásica ocurre solamente a través de los procesos de conducción, convección, radiación o cualquier combinación de ellos. |
La transferencia de calor asociada al cambio de fase de una sustancia (como, por ejemplo, la asociada al proceso de ebullición del agua líquida) a veces se considera como un tipo de convección.La transferencia de calor es de particular interés para los ingenieros, quienes intentan comprender y controlar el flujo de calor a través de los aislamientos térmicos, intercambiadores de calor, y otros dispositivos. La transferencia de calor se enseña típicamente a los estudiantes y graduados de ingeniería mecánica y química. Calor — transferencia de energía térmica (es decir, de energía y entropía). Ocurre siempre desde un material caliente a uno más frío. La transferencia de calor puede cambiar la energía interna de los materiales. |
Energía interna — la energía que poseen todas las moléculas y electrones de los que están compuestos los materiales por el hecho de estar vibrando continuamente (excepto en el caso de que estos se encontrasen en el cero absoluto y, entonces, estarían totalmente inmóviles).Conducción — transferencia de calor por difusión o vibración de los electrones. (ver más abajo). Convección — transferencia de calor por conducción en un medio en movimiento, como un fluido. (ver más abajo). Radiación — transferencia de calor por radiación electromagnética o, equivalentemente, por fotones. (ver más abajo). |
Conducción Artículo principal: Conducción de calor La conducción es la transferencia de calor desde una región de alta temperatura a una región de temperatura más baja a través de comunicación molecular directa en el interior de un medio o entre medios en contacto físico directo sin flujo del medio material.La transferencia de energía puede ser, en primera instancia, por impacto elástico como en un fluido; por difusión libre de electrones como predomina en los materiales, o vibraciones de electrones (Fonón) como predomina en los aisladores. En otras palabras, el calor es transferido por conducción cuando átomos adyacentes vibran unos contra otros, o cuando los electrones se mueven de un átomo a otro. |
La conducción es mayor en sólidos, cuando los átomos están en contacto constante.En líquidos (excepto cuando son líquidos metálicos) y gases, las moléculas están aleatoriamente separadas, dándole una menor oportunidad a estas el chocar y el transferir la energía térmica. La conducción del calor es directamente análoga a la difusión de partículas en un fluido, en la situación en la que no hay fluido. Este tipo de difusión de calor difiere de la difusión de masa en comportamiento solamente, ya que puede ocurrir en sólidos, mientras que la difusión de masa se limita solo a los líquidos. Los metales (por ejemplo el cobre) son usualmente los mejores conductores de energía térmica. |
Esto es debido a la manera como los metales están enlazados químicamente: Los enlaces metálicos (a diferencia del enlace covalente o del enlace iónico) tienen electrones en movimiento libre y forman una estructura cristalina, ayudando, en gran medida, a la transferencia de energía térmica.Los fluidos (líquidos (excepto los metales líquidos) y gases) no son típicamente buenos conductores. Esto es debido a la gran distancia entre átomos en los gases: a menores colisiones de átomos hay menos conducción. A medida que la densidad disminuye, así también la conducción. La conductividad de los gases aumenta con la temperatura pero solo levemente a presiones cercanas o por encima de la atmosférica. |
La conducción no aparece del todo en vacío perfecto.Para cuantificar la facilidad con la cual un medio en particular conduce el calor, los ingenieros emplean la conductividad térmica, conocida también como constante de conductividad o coeficiente de conducción, k. Se define k como "la cantidad de calor, Q, transferida en un tiempo t, a través de una logitud L, en una dirección perpendicular a una superficie de área A, debido a una diferencia de temperatura T [...]." La conductividad térmica es una propiedad de los materiales que es primordialmente dependiente de la fase del medio, la temperatura, la densidad y la interacción molecular. Un tubo de calor es un dispositivo pasivo que se construye de manera que actúe como si tuviera conductividad térmica extremadamente alta. |
Convección Artículo principal: Transferencia de calor por convección La convección es la combinación de conducción y transferencia de energía térmica a través de fluidos en movimiento o el movimiento de grupos de partículas calientes hacia áreas más frías en un medio material.A diferencia de conducción pura, ahora, fluido en movimiento está adicionalmente envuelto en la convección. Este movimiento ocurre en fluidos o en el interior de ellos, pero no en sólidos porque en estos, las partículas mantienen su posición relativa hasta tal punto que no se permite el movimiento o el flujo en masa de las mismas, y por lo tanto la conexión no puede ocurrir. La convección sucede en dos formas: convección natural y convección forzada. |
En la convección natural, el fluido circula alrededor de una fuente de calor, se vuelve menos denso y se eleva.Entonces en los alrededores, el fluido más frío se mueve para remplazarlo. Este fluido frío es entonces calentado y el proceso continúa, formando la convección. La fuerza impulsora de la convección natural es la flotabilidad, como resultado de las diferencias en la densidad del fluido cuando la gravedad o cualquier otro tipo de aceleración está presente en el sistema. La convección forzada, en contraste, ocurre cuando bombas, ventiladores u otros mecanismos son usados para impulsar el fluido y crear una convección artificialmente inducida. |
La transferencia de calor por convección forzada se denomina a veces advección de calor, o a veces solo advección para simplificar.Pero la advección es un proceso más general, y en la advección de calor, la sustancia que está siendo "adveccionada" en el campo del fluido es simplemente calor (En vez de masa, la cual es el otro componente natural en dichas situaciones, como la transferencia de masa y la transferencia de calor comparten generalmente las mismas ecuaciones). En algunos sistemas de transferencia de calor, tanto la convección forzada como la natural contribuyen significativamente al índice de transferencia de calor. |
Para calcular el índice de convección entre un objeto y su alrededor líquido, los ingenieros emplean el coeficiente convectivo de transferencia de calor, h. A diferencia de la conductividad térmica, el coeficiente convectivo no es una propiedad del material.El coeficiente convectivo depende de la geometría, fluido, temperatura, velocidad y otras características del sistema en el cual la convección ocurre. Por lo tanto, el coeficiente convectivo debe ser derivado o encontrado experimentalmente para cada sistema analizado. Las fórmulas y las correlaciones están disponibles en muchas referencias para calcular el coeficiente convectivo para configuraciones y fluidos típicos. |
Radiación Artículo principal: Radiación térmica La radiación es la transferencia de calor a través de la radiación electromagnética.Fríos o calientes, todos los objetos emiten radiación a un índice igual a su emisividad multiplicada por la radiación que emitiría si fuera un cuerpo negro. Para que la radiación ocurra no se necesita ningún medio; la radiación incluso ocurre en vacío perfecto. La radiación del Sol viaja a través del vacío del espacio antes de calentar la tierra. Además, la única forma que la energía deje la tierra es que sea emitida a través de radiación hacia el espacio. Tanto la reflectividad como la emisividad de los cuerpos depende de la longitud de onda. |
La temperatura determina la longitud de onda y la distribución de la radiación electromagnética esta limitada de acuerdo con la ley de Planck sobre la radiación de un cuerpo negro.Para cualquier cuerpo, la reflectividad depende de la distribución de longitud de onda para la radiación electromagnética entrante, y por ello de la temperatura de la fuente de radiación. Por otro lado, la emisividad depende de la longitud de onda y por lo tanto, de la temperatura del cuerpo mismo. Por ejemplo, la nieve, la cual tiene una alta reflectividad de la luz visible (alrededor de 0.90) parece blanca debido a la luz solar reflejada con una longitud de onda de alrededor 0.5 micrometros. |
Su emisividad, sin embargo, a una temperatura de -5°C y longitud de onda de 12 micrómetros, es de 0.99.Los gases absorben y emiten energía en diferentes longitudes de onda formando patrones característicos para cada gas. La luz visible es simplemente otra forma de radiación electromagnética con una longitud de onda corta (y una alta frecuencia) que emite radiación. La diferencia entre la luz visible y la radiación de objetos a temperaturas convencionales es pequeña, se podría decir por lo tanto que hay diferentes "colores" de radiación electromagnética. |
Aplicaciones Aislamiento y barreras de radiación Artículo principal: Aislamiento térmico Los aislantes térmicos son materiales específicamente diseñados para reducir el flujo de calor limitando la conducción, convección o ambos.Las barreras de radiación, son materiales que reflejan la radiación, reduciendo así el flujo de calor de fuentes de radiación térmica. Los buenos aislantes no son necesariamente buenas barreras de radiación, y viceversa. Los metales, por ejemplo, son excelentes reflectores pero muy malos aislantes. La efectividad de un aislante está indicado por su resistencia (R). La resistencia de un material es el inverso del coeficiente de conducción (k) multiplicado por el grosor (d) del aislante. |
Las unidades para la resistencia son en el Sistema Internacional: (K•m²/W).La fibra de vidrio rígida, un material aislante usado comúnmente, tiene un valor R de 4 por pulgada, mientras que el cemento, un mal conductor, tiene un valor de 0.08 por pulgada. [1] La efectividad de una barrera de radiación está indicado por su reflectividad, la cual es una fracción de la radiación reflejada. Un material con una alta reflectividad (en una longitud de onda) tiene una baja absorbitividad, y por consiguiente una baja emisividad. Un reflector ideal tiene un coeficiente de reflectividad igual a 1, lo que significa que refleja el 100% de la radiación entrante. |
Por otro lado, en el caso de un cuerpo negro, el cual tiene una excelente absorbitividad y emitividad de la radiación térmica, su coeficiente de reflectividad es casi 0.Las barreras de radiación tiene una gran aplicación en ingeniería aeroespacial; la gran mayoría de los satélites usan varias capas aislantes aluminizadas que reflejan la luz solar, lo que permite reducir la transferencia de calor y controlar la temperatura del satélite. Intercambiadores de calor Artículo principal: Intercambiador de calor Un Intercambiador de calor es un dispositivo construido para intercambiar eficientemente el calor de un fluido a otro, tanto si los fluido están separados por una pared sólida para prevenir su mezcla, como si están en contacto directo. |
Los cambiadores de calor son muy usados en refrigeración, acondicionamiento de aire, calefacción, producción de energía, y procesamiento químico.Un ejemplo básico de un cambiador de calor es el radiador de un coche, en el que el líquido de radiador caliente es enfriado por el flujo de aire sobre la superficie del radiador. Las disposiciones más comunes de cambiadores de calor son flujo paralelo, contracorriente y flujo cruzado. En el flujo paralelo, ambos fluidos se mueven en la misma dirección durante la transmisión de calor; en contracorriente, los fluidos se mueven en sentido contrario y en flujo cruzado los fluidos se mueven formando un ángulo recto entre ellos. |
Los tipos más comunes de cambiadores de calor son de carcasa y tubos, de doble tubo, tubo extruido con aletas, tubo de aleta espiral, tubo en U, y de placas.Puede obtenerse más información sobre los flujos y configuraciones de los cambiadores de calor en el artículo intercambiador de calor. Cuando los ingenieros calculan la transferencia teórica de calor en un intercambiador, deben lidiar con el hecho de que el gradiente de temperaturas entre ambos fluidos varía con la posición. Para solucionar el problema en sistemas simples, suele usarse la diferencia de temperaturas media logarítmica (DTML) como temperadura 'media'. |
En sistemas más complejos, el conocimiento directo de la DTML no es posible y en su lugar puede usarse el método de número de unidades de transferencia (NUT).Transferencia de calor en ebullición Véase también: ebullición y flujo de calor crítico La transferencia de calor en líquidos en ebullición es compleja, pero de una importancia técnica considerable. Se caracteriza por una curva en forma de "S" al relacionar el flujo de calor con la diferencia de temperaturas en superficie (ver Kay & Nedderman 'Fluid Mechanics & Transfer Processes', CUP, 1985, p529). A temperaturas bajas de la superficie calefactada no sucede la ebullición y la tasa de transferencia de calor está controlada por los mecanismos habituales de una sola fase. |
A medida que la temperatura de la superficie calefactada se eleva, va produciéndose ebullición localmente y se empiezan a formar burbujas de vapor (se dice que hay nucleación de burbujas de vapor), crecen hacia el líquido circundante más frío y colapsan.A altas tasas de nucleación de burbujas, las mismas burbujas empiezan a interferir en el proceso de transferencia de calor y dicha transferencia deja de elevarse rápidamente con la temperatura de la superficie calefactada (esto es el departure from nucleate boiling). A temperaturas mayores, se alcanza un máximo en la transferencia de calor (el flujo de calor crítico). |
La caída de la transferencia de calor que se sucede a continuación se explicaría por la alternancia de períodos de ebullición nucleada con otros períodos de ebullición en película.A temperaturas de la superficie calefactada aún mayores, se alcanza un régimen de ebullición en película, hidrodinámicamente más tranquilo. La cantidad de calor que atraviesa la película de vapor por unidad de tiempo es pequeña, pero crece lentamente con la temperatura. Si se diera el caso de un contacto entre el líquido y la superficie calefactada, se desencadenaría un proceso extremadamente rápido de nucleación de una nueva película de fase vapor ( nucleación espontánea). |
Disciplinas académicas Los fenómenos de transferencia son generalmente parte del programa de estudios de ingeniería química, Ingeniería Agrícola o ingeniería mecánica.Comúnmente, termodinámica es un condición previa to undertaking a course in heat transfer, como las leyes de la termodinámica son esenciales para comprender el mecanismo de la transferencia de calor. Other courses related to heat transfer include conversión de energía, thermofluids and transferencia de materia. |
Los métodos de transferencia de calor se usan en las siguientes disciplinas, entre otras: Ingeniería de automoción Thermal management of electronic devices and systems HVAC Aislamiento Procesamiento de materiales Ingeniería de centrales de energía Véase también Calor Conducción térmica por contacto Aislamiento térmico Física térmica Ciencia de calor LMTD Método NUT Otros temas fundamentales de ingeniería Análisis de circuitos de resistencia Dinámica Termodinámica Hidrodinámica Economía ingenieril Ciencia de materiales Resistencia de materiales Estática Referencias 1. |
Two websites: E-star and Coloradoenergy Revistas relacionadas En inglés: Heat Transfer Engineering[1] Experimental Heat Transfer[2] International Journal of Heat and Mass Transfer[3] ASME Journal of Heat Transfer[4] Numerical Heat Transfer Part A[5] Numerical Heat Transfer Part B[6] Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering[7] Enlaces externos En inglés: Heat Transfer Tutorial Modes of heat transfer (conduction, convection, radiation) within or between media are explained, together with calculations and other issues such as heat transfer barriers - Spirax Sarco Heat Transfer Podcast - Arun Majumdar Department of Mechanical Engineering - University of California, Berkeley Heat Transfer Basics - Overview A Heat Transfer Textbook - Downloadable textbook (free) Hyperphysics Article on Heat Transfer - Overview A molecular heatwave?Transmitancia La transmitancia o transmitencia es una magnitud que expresa la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo (potencia). |
Transmitancia óptica La transmitancia óptica que se define como la fracción de luz incidente, a una longitud de onda especificada, que pasa a través de una muestra.Su expresión matemática es: donde I0 es la intensidad del rayo incidente e I es la intensidad de la luz que viene de la muestra. La transmitancia de una muestra está normalmente dada porcentualmente, definida como: La transmitancia se relaciona con la absorbancia (o absorbencia) A como ó donde T% es el porcentaje de transmitancia y T es transmitancia en "tanto por uno". Notese que el término transmisión se refiere al proceso físico de la luz pasando por una muestra, mientras que transmitancia se refiere a una cantidad matemática. |
Transmitancia térmica Es la cantidad de energía que atraviesa, en la unidad de tiempo, una unidad de superficie de un elemento constructivo de caras plano paralelas cuando entre dichas caras hay un gradiente térmico unidad.Es el inverso a la resistencia térmica. Su expresión matemática es; En donde: U = transmitancia en vatios por metro cuadrado y kelvin. W = potencia en vatios. S = superficie en metros cuadrados. K = diferencia de temperaturas en kelvin. El concepto de transmitancia térmica se usa en construcción para el cálculo de los aislamientos y pérdidas energéticas. |
De este mismo concepto se parte para los cálculos de los diseños de calefacción, en cualquiera de sus modalidades, al estar, en esencia, basada la calefacción en determinar la cantidad de energía que hay que suministrar a los espacios habitados en la unidad de tiempo (potencia) para mantener una determinada temperatura (la de comodidad) en una determinada diferencia con la temperatura exterior.Esta potencia debe compensar las pérdidas de calor por los elementos constructivos que separan los espacios calefactados del exterior o de cualquier otro ambiente a menor temperatura, es decir, depende de la transmitancia de los elementos que definen la estancia a calefactar. Véase también Ley de Beer-Lambert Transmutación En la Alquimia, física y química es la conversión de un elemento químico en otro. |
Desde los tiempos de la Alquimia se creía que esto era posible a base de reacciones químicas.Sobre todo desde que se conocía que la densidad del oro y el plomo eran muy semejantes (ver: Piedra filosofal). Desde el descubrimiento del átomo se sabe que esto no es posible químicamente ya que la transmutación implica la alteración de los núcleos atómicos y éstos se encuentran fuertemente unidos. Sin embargo, dicho fenómeno aparece en la naturaleza de forma espontánea cuando ciertos elementos químicos e isótopos tienen núcleos inestables. |
En dichos elementos, se producen fenómenos de radiación (alpha y beta) y de fisión nuclear en donde los elementos van transmutándose en elementos de peso atómico inferior hasta que su núcleo se vuelve estable (normalmente en plomo).El fenómeno contrario, la transmutación en elementos de mayor peso atómico, se da también a altas temperaturas como las que se registran en el sol, denominándose a dicho proceso fusión nuclear. Enlaces Externos Transformando Plomo en Oro (inglés) Véase también Alquimia Fusión nuclear Fisión nuclear Radiactividad Transparencia Transmitancia de la atmósfera terrestre. Un material presenta transparencia cuando deja pasar fácilmente la luz. La transparencia es una propiedad óptica de la materia, que tiene diversos grados y propiedades. |
Se dice, en cambio, que un material es traslúcido cuando deja pasar la luz de manera que las formas se hacen irreconocibles, y que es opaco cuando no deja pasar apreciablemente la luz.Generalmente, se dice que un material es transparente cuando es transparente a la luz visible. Para aplicaciones técnicas, se estudia la transparencia u opacidad a la radiación infrarroja, a la luz ultravioleta, a los rayos X, a los rayos gamma u otros tipos de radiación. Según la mecánica cuántica, un material será transparente a cierta de longitud de onda cuando en su esquema de niveles de energía no haya ninguna diferencia de energía que corresponda con esa longitud de onda. |
Así, el aire y el vidrio son transparentes, porque en sus esquemas de niveles de energía (o bandas de energía, respectivamente) no cabe ninguna diferencia de energía del orden de la luz visible.Sin embargo, sí que pueden absorber, por ejemplo, parte de la radiación infrarroja (las moléculas de agua y de dióxido de carbono absorben en el infrarrojo) o del ultravioleta (el vidrio bloquea parte del espectro ultravioleta). La transparencia se cuantifica como transmitancia, porcentaje de intensidad lumínica que atraviesa la muestra. Para esto se utiliza un colorímetro o un espectrofotómetro. |