Energía térmica Cómo transportamos y transferimos la energía térmica contenida en un fluido. Forma parte del contenido de Lecturas básicas para solar térmica y FV
Masa y temperatura
Como hemos dicho ya en alguna otra página de esta web, el calor es energía. Es el producto de la masa de un cuerpo por la temperatura a la que se encuentra y, para elevar o disminuir esa cantidad de energía o, lo que es lo mismo, calentarlo o enfriarlo, es necesario un trabajo; es necesario emplear una potencia durante un tiempo. Con muy buen criterio alguien se puede preguntar: y, qué pasa con el calor específico !!. Lo hemos omitido intentando comunicar esta idea de la forma más simple; por el momento nos olvidamos de él y ponemos un ejemplo de lo que acabamos de decir.Transportando la energía térmica
-Encerramos un litro de agua en un tubo estanco y en forma de anillo, y lo hacemos circular por el interior de ese anillo con ayuda de cualquier dispositivo de impulsión. Diametralmente opuestos, colocamos una fuente de calor (p.e. llama de gas) y una fuente de frío (p.e. recipiente con agua fría), ambas en contacto con el tubo.-En el trayecto a lo largo del tubo, el líquido es calentado a su paso por la parte que está en contacto con la llama de gas ( potencia ), con lo que eleva su temperatura continuando su desplazamiento hacia la zona en contacto con el agua fría. En este punto la pierde, cediendo parte de su calor al agua fría contenida en el recipiente, aumentando la temperatura de ésta y continuando su viaje hacia la llama de gas, donde es calentado otra vez para repetir el ciclo.
-El litro de agua encapsulado en el tubo se ha convertido en un medio de transporte de energía desde la llama de gas hasta el agua fría contenida en el recipiente.
-Imaginando que el litro de agua contenido en el anillo tardara 1 hora en pasar por el punto en el que se encuentra la llama, tendríamos un caudal de 1 litro/hora. Imaginando también que el incremento de tmp. en ese punto fuera de 1 grado Centígrado, estaríamos transportando hacia el recipiente de agua fría 1000 calorías/hora puesto que el cudal circulante (masa) sería un litro cada hora transcurrida.
-Si aumentamos la velocidad del líquido a través del tubo en anillo, estamos aumentando la cantidad de líquido que pasa por un punto del anillo en un tiempo determinado, dicho de otra forma, aumentando el caudal.
-El aumento de caudal implica un aumento de masa, por lo que, si queremos seguir aumentando los grados centígrados del líquido en circulación a su paso por la llama de gas, como lo hacíamos antes del aumento de caudal, deberemos aumentar la potencia de la llama.
Transporte de calor contenido en un fluido
-Si no aumentamos la potencia de la llama de gas, el ascenso de grados centígrados experimentado por el líquido en circulación será menor, sin embargo, la cantidad de energía transportada desde la llama hasta el recipiente de agua fría, será la misma. La energía transportada será el producto del incremento de temperatura experimentado por el líquido multiplicado por su masa, en este caso su caudal. El incremento en ºC (grados centígrados) es menor, porque el cuerpo calentado tiene mayor masa.
Resumiendo
Calor = Energía = Masa x grados cantigrados x Calor específico de cada cuerpo, en este caso agua cuyo valor es 1. Aunque resulte reiterativo decirlo, de forma genérica podemos decir que la energía queda determinada por las variables potencia tiempo.
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