ConduccinBien: aquello de lo que hablamos entonces, aunque no le dimos un nombre, era la transferencia por conduccin, es decir, debido a la interaccin directa entre partculas (molculas, tomos, lo que sea). Es una consecuencia directa de la naturaleza de la temperatura a nivel microscpico como energa cintica de cada molcula. Y, ahora que sabes cmo suele denominarse a ese fenmeno, y puesto que el mecanismo bsico ya lo describimos hace tiempo, entremos en los detalles, que son muchas veces lo ms interesante de todo.Para empezar, como puedes comprender, la conduccin no es igual de eficaz en todas las circunstancias, sino que depende de varios factores. Comprender cules son es muy til cuando queremos influir sobre ella, ya sea para hacerla ms rpida (por ejemplo, si tenemos calor y queremos enfriarnos) o ms lenta (si vamos a dormir en el campo y no queremos pasar fro), ms all de la propia curiosidad cientfica. Hablaremos aqu de los tres factores ms importantes que afectan a la conduccin.El primero de los factores de los que depende la eficacia de la conduccin, como debera resultar lgico, es de la diferencia de temperatura. De hecho, ya hemos puesto de manifiesto este hecho de manera prctica en el Desafo 3 de los dadivitas: puesto que la energa que transfiere una partcula al chocar es tanto mayor cuanto ms rpido se mueve, si dos sistemas tienen temperaturas muy diferentes, la energa se transferir muy rpido entre ellos, pues cada choque supondr una transmisin de energa enorme.Por el contrario, si ambos sistemas tienen temperaturas muy parecidas, cada partcula proporcionar ms o menos la misma energa por choque de la que recibe a su vez, con lo que el cambio neto ser lento. No quiero detenerme demasiado en este primer factor, puesto que ya lo hemos mencionado y es creo sencillo de asimilar. Si ponemos en contacto dos ladrillos a temperaturas diferentes, en el caso de arriba hay una transferencia ms suave de energa, y en el de abajo, debido a la mayor diferencia de temperatura, una transferencia ms violenta (he intentado representar la diferencia con el tamao de la flecha y el texto):

El segundo factor tambin es bastante intuitivo: la superficie de contacto. Puesto que el calor se transfiere al chocar partculas, cuantas ms partculas choquen cada segundo, ms rpido se producir la transferencia. Si ponemos en contacto dos ladrillos a temperaturas distintas, en el caso de abajo habr ms partculas interaccionando que en el de arriba, con lo que la transmisin ser ms rpida y las temperaturas se igualarn antes.Finalmente, el tercer factor es el ms sutil pero creo que tambin te resultar intuitivo; se trata de la naturaleza de los sistemas. La cuestin est en que, en algunos cuerpos, las partculas estn muy cerca unas de otras y muy ntimamente unidas; dado que la conduccin se basa en la interaccin entre ellas, cuanto ms unidas y ms cercanas estn las partculas que componen un sistema, mayor es el nmero de interacciones y, por lo tanto, ms rpida la transferencia de energa trmica. La capacidad de una sustancia de transmitir energa trmica por conduccin se denomina conductividad trmica y, cuanto mayor sea, ms eficaz es la conduccin a travs de esa sustancia.ConveccinPara comprender en qu consiste esa trampa, imagina una multitud de dadivitas en una habitacin. Los dadivitas cerca de un extremo de la sala tienen mucho dinero cada uno (en trminos termodinmicos, alta temperatura), mientras que los del otro extremo tienen poco dinero; en el dibujo hemos representado los dadivitas pobres en azul, y los ricos en amarillo. Si estuviramos hablando de molculas, la parte izquierda de la habitacin estara fra, y la de la derecha, caliente:

Mediante la conduccin, para lograr igualar la situacin, tendramos que esperar a que cada dadivita fuera interaccionando con los que tiene cerca, dando y recibiendo dinero, de modo que el dinero se fuera transmitiendo, de dadivita a dadivita, hasta estar ms o menos repartido por toda la habitacin. Esto, como hemos dicho antes, sera un proceso bastante eficaz si se trata de un sistema buen conductor trmico en trminos dadivitas, si las criaturas se pasan el dinero rpidamente unas a otras, pero no si se trata de un fluido con pocos dadivitas y que no interaccionan a menudo.Pero hay otra manera de homogeneizar la situacin que no requiere de intercambios de dinero. Si los dadivitas pueden moverse libremente por la habitacin, como las molculas de un fluido, no habr ms que esperar a que vayan mezclndose en sus movimientos aleatorios por la sala, hasta que la estadstica siga su curso y haya ms o menos la misma cantidad de dadivitas ricos que pobres en cada parte de la habitacin. Recuerda, por cierto, que en el dibujo hay pocos dadivitas, pero en cualquier sistema termodinmico macroscpico, como el aire de una habitacin, hay una infinidad de partculas, con lo que, como dijimos al empezar el bloque, la estadstica funciona estupendamente bien. Al pasar un rato, tendramos esto:

La habitacin termina, igual que hubiera sucedido mediante la conduccin, sin extremos de temperatura en ambos lados, pero no porque haya habido un trasvase directo de energa trmica entre partculas (o de dinero entre dadivitas), sino por el propio movimiento de las partculas. Pero, para que esto funcione, claro est, hace falta que exista esa libertad de movimiento, algo que slo sucede, por definicin, en los fluidos.Y eso es precisamente la conveccin: la transmisin de energa trmica en un fluido mediante el movimiento del propio fluido. Cuanto mayor sea la libertad de movimiento, ms eficaz ser la conveccin, con lo que funciona excelentemente en un gas, algo peor en un lquido y horriblemente mal en un slido de hecho, en un slido ideal no funciona en absoluto porque no existe libertad de movimiento. No olvides tampoco que, en los dibujos de arriba, hemos ignorado la conduccin y supuesto que slo se produce movimiento de los dadivitas, pero en los fluidos tambin hay conduccin, adems de conveccin: simplemente se trata de una conduccin no demasiado eficaz en general.BrisasUno de los ejemplos ms clsicos e interesantes de transmisin de calor por conveccin es el de las brisas. En este cuadrito no vamos a entrar en detalle en el asunto, pero s a describir brevemente el fenmeno en trminos de este artculo.Imagina que ests en la playa, en verano, mirando hacia el mar, y el da es muy caluroso. Por razones de las que hablaremos ms adelante en Termodinmica, aunque tanto la tierra como el mar se calientan al sol, la tierra lo hace ms rpidamente que el mar, con lo que cuando miras al mar tienes una masa de agua ms fra delante de tus ojos, y una masa terrestre ms caliente a tu espalda.Como consecuencia, el aire tras de ti se calienta por debajo como el de la olla con agua de arriba, se expande y asciende, mientras que el aire fro frente a ti es ms denso y tiende a descender. Como consecuencia, el hueco dejado a tu espalda por el aire ascendente es rellenado por el aire fro frente a ti, que a su vez es reemplazado por el aire que tiene encima, etc. Lo que se forma entonces es una clula de conveccin, y el aire fresco procedente del mar sopla contra tu cara:

Imagen original de Jess Gmez Fernndez, publicada bajo Creative Commons Attribution-Sharealike License 3.0. Cuando se hace de noche pasa lo contrario: una vez ms, la tierra se enfra ms rpidamente que el mar, con lo que el aire sobre el mar est ms clido que en tierra, se expande y eleva, es reemplazado por el que hay a tu espalda ms fro, etc. Con lo que la brisa viene desde tierra adentro contra tu espalda y hacia el mar:

Imagen original de Jess Gmez Fernndez, publicada bajo Creative Commons Attribution-Sharealike License 3.0. Hay muchos otros ejemplos de clulas de conveccin en la naturaleza, pero si entiendes ste, no tendrs problemas con los otros. Eso s, hay una parte de la explicacin que tendr que esperar, para tener ms detalle, a que hablemos de otras magnitudes termodinmicas, como la presin, el volumen o la capacidad calorfica de las sustancias.Podras pensar que hemos terminado, y que no hay ms formas de transmitir energa trmica: o bien se pasa energa directamente de unas partculas a otras, o bien se mueven las propias partculas pero hay un tercer mecanismo, sin el que ni t ni yo estaramos vivos. Ese tercer mecanismo, aunque parezca imposible, no requiere ni de una cosa ni de otra, y desgraciadamente entenderlo en profundidad se escapa al alcance de este bloque; pero, desde luego, lo explicaremos aunque sea en trminos bsicos, porque es esencial. Se trata de la transmisin por radiacin.

RadiacinDe entre las muchas y curiosas propiedades de la materia, hay una extraa e interesantsima: tanto que a ella dedicaremos algn da, en un bloque de Electricidad, un artculo especfico. Esa propiedad es el hecho de que cualquier carga elctrica acelerada emite radiacin electromagntica, el tipo de ondas al que pertenecen las de radio, los infrarrojos, la luz, la radiacin ultravioleta, etc.Dicho de otro modo: si algo tiene carga elctrica y su velocidad cambia pasa de estar parado a moverse o al revs, cambia de direccin en su movimiento, o cualquier otra modificacin en su velocidad, inevitablemente, sin vuelta de hoja, pierde parte de su energa en forma de radiacin electromagntica. En trminos de nuestros generosos y sufridos dadivitas, la situacin es la siguiente: cualquier dadivita que cambia de velocidad en cualquier modo, debido a los nervios causados por el empujn, lanza parte de su dinero en todas direcciones y se vuelve un poquito ms pobre. No pueden elegir, es algo inconsciente e inevitable, sueltan billetes sin pensarlo si se encuentran en situacin de cambio de velocidad.Aunque estas ondas electromagnticas generadas por cargas que sufren algn tipo de aceleracin son fascinantes en s mismas, tienen multitud de aplicaciones y peligros y merecen un bloque entero, lo que ms nos interesa ahora es algo en lo que tal vez hayas pensado ya. Las partculas que componen la materia, ya sean molculas, iones, tomos o lo que sea, contienen cargas elctricas. Hasta aqu, evidente, no?Pues entonces, pensemos juntos; si hemos establecido ya, al hablar del concepto de temperatura, que las partculas de cualquier sistema termodinmico siempre se encuentran oscilando, vibrando alrededor de sus posiciones de equilibrio o, si se trata de un fluido, movindose alocadamente y chocando unas con otras en cualquier sistema fsico hay multitud de cargas elctricas que sufren aceleraciones todo el tiempo.Piensa que aceleracin significa cualquier empujn, cualquier cambio de velocidad en su valor numrico o en su direccin: un giro, un acelern, un frenazo y eso est sucediendo todo el tiempo, a la mirada de partculas que componen cualquier cuerpo macroscpico. Luego, si tenemos partculas con carga elctrica que sufren aceleraciones todo el rato, no hay otra conclusin posible: esas partculas estn emitiendo radiacin todo el tiempo y perdiendo energa continuamente a consecuencia de ello.ConduccinLa conduccin es el fenmeno consistente en la propagacin de calor entre dos cuerpos o partes de un mismo cuerpo a diferente temperatura debido a la agitacin trmica de las molculas, no existiendo un desplazamiento real de estas.ConveccinLa conveccin es la transmisin de calor por movimiento real de las molculas de una sustancia. Este fenmeno slo podr producirse en fluidos en los que por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulacin forzada (con la ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partculas desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad fsica del cuerpo.RadiacinLa radiacin a la transmisin de calor entre dos cuerpos los cuales, en un instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni conexin por otro slido conductor. Es una forma de emisin de ondas electromagnticas (asociaciones de campos elctricos y magnticos que se propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que est a mayor temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenmeno es el planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmsfera sin calentarla y se transforman en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.