¿Cuál es la conexión entre radiación, convección y conducción?

La radiación, la convección y la conducción son tres formas diferentes de transferir el calor. La convección y la conducción requieren materia para transferir calor. La radiación transfiere calor a través del espacio en forma de energía, como ondas. Aunque estos tres métodos de transferencia de calor implican diferentes principios, todos pueden entenderse en función de la física del calor o la energía térmica.

La materia está compuesta de partículas, que interactúan entre sí para transferir energía térmica. Cuando un material con una temperatura más alta entra en contacto con un material de temperatura más baja, el calor fluye del material más caliente al más frío. Este proceso continuará hasta que los dos materiales estén a la misma temperatura y hayan alcanzado un estado de equilibrio térmico.

En la conducción, una pieza de materia más caliente entra en contacto con una pieza de materia más fría, y el calor fluye de la región más caliente a la más fría. El calor se conduce porque las partículas de movimiento rápido de la materia más caliente transfieren energía a las moléculas más frías y de movimiento más lento de la materia más fría. La capacidad de un material para conducir calor depende de su estructura molecular y consistencia. Por ejemplo, los metales son mejores conductores de calor que la madera, y los sólidos son mejores conductores de calor que los líquidos.

La convección transfiere calor según un principio diferente del movimiento de partículas. Cuando las partículas poseen una gran cantidad de energía térmica, esta energía hace que se muevan más rápido y se extiendan, haciendo que el material sea menos denso. Las partículas en una región más fría tienen menos energía y se mueven lentamente, lo que lleva a una mayor densidad. En fluidos y gases, este principio da como resultado regiones más frías del material que se hunden hasta el fondo, mientras que las regiones más calientes se elevan hacia la parte superior.

Una corriente se forma por la circulación de fluido o gas en este patrón. Esto se llama corriente de convección. En la atmósfera, por ejemplo, el aire frío se hunde mientras el aire cálido sube, produciendo circulación.

El tercer método de transferencia de calor, la radiación, no requiere materia y no depende de la interacción de las partículas. Un ejemplo es la radiación solar. El calor del sol llega a la tierra a pesar de viajar a través del vacío del espacio. En el caso de la radiación, la energía térmica existe en forma de ondas. Es un tipo de radiación electromagnética, como la luz visible.

Los átomos absorben la energía de la radiación a través de sus electrones, que utilizan la energía para moverse a un nivel superior dentro del átomo. Esta energía puede ser emitida nuevamente cuando el electrón cae a su nivel original. La temperatura de un objeto en presencia de radiación depende de la cantidad de energía que absorbe frente a la cantidad que emite, por lo que un objeto que absorbe más energía de la que emite aumentará de temperatura.