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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
CENTRO UNIVERSITARIO DE EL PROGRESO
REPORTE 1
FORMAS DE TRANSMISIÓN DE CALOR
TRABAJO PRESENTADO AL CURSO DE
FISICA IV
Héctor Adán Morales Gudiel
REGISTRO PERSONAL: 2912382380206
CARNET: 201800975
GUATEMALA, 05 DE AGOSTO DE 2020

INTRODUCCIÓN
La conducción de calor es la transferencia de energía térmica entre dos
sistemas. El calor se transfiere de cuerpos más calientes a cuerpos más fríos y esto se
lleva al cabo de tres maneras: por conducción, convección y radiación.
La transferencia de calor por conducción es el resultado de interacciones
moleculares. Las moléculas de un objeto que está a una temperatura más alta vibran
con mayor rapidez, estas chocan con las moléculas menos energéticas situadas en la
parte de menor temperatura del objeto. Como resultado del choque las moléculas que
se mueven a mayor velocidad transfieren una parte de su energía a las que se mueven
más despacio.
La transferencia de calor por convección consiste en dos mecanismos los cuales
operan simultáneamente. El primer mecanismo es debido al movimiento molecular, el
mismo que en la transferencia debido a conducción. El segundo mecanismo es de la
transferencia de energía debido al movimiento macroscópico de “paquetes” del fluido.
Donde el movimiento del fluido es el resultado de paquetes de líquido, cada uno de los
cuales consiste en un gran número de moléculas, que se mueven en virtud de una
fuerza externa.
La radiación es la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un
instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni
conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de ondas
electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a
la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor temperatura que el
cero absoluto.
Esta práctica es del tipo cualitativo a la cual se le responderán las siguientes
interrogantes: ¿Cómo se transmite el calor? ¿Con qué rapidez se produce la
conducción de calor a través de un cuerpo? ¿Qué materiales conducen más
rápidamente el calor?

OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Llevar a cabo la práctica de laboratorio conductividad, radiación y convección del
calor; para comprender científicamente hablando cómo funcionan las transferencias de
calor.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a) Identificar y describir el calor como una forma de energía.
b) Explicar diferentes formas en que se transmite el calor.
c) Diferenciar entre buenos y malos conductores de energía calorífica

MARCO TEÓRICO
1. CALOR Y TEMPERATURA.
Calor y temperatura son conceptos que en el lenguaje cotidiano se confunden,
pero son diferentes. Por ejemplo, la frase “uuuufff, que hace calor” es una ex- presión
común para referirnos al concepto de temperatura, a pesar de que mencionamos la
palabra calor.
La temperatura es una magnitud física que se refiere a la sensación de frío o
caliente al tocar alguna sustancia. En cambio, el calor es una transferencia de energía
de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, producida por una
diferencia de temperatura. El calor es energía en tránsito; siempre fluye de una zona
de mayor temperatura a otra de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de
la zona más fría y reduce la de la zona más cálida, siempre que el volumen de los
cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde un objeto de temperatura
baja a otro de temperatura alta si no se realiza trabajo. La materia está formada por
átomos o moléculas que están en constante movimiento, por lo tanto, tienen energía de
posición o potencial y energía de movimiento o cinética. Los continuos choques entre
los átomos o moléculas transforman parte de la energía cinética en calor, cambiando la
temperatura del cuerpo.
1.1. CALOR.
El calor se define como la energía cinética total de todos los átomos o molé-
culas de una sustancia.
1.2. TEMPERATURA.
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos y
moléculas individuales de una sustancia. Cuando se agrega calor a una sustancia,
sus átomos o moléculas se mueven más rápido y su temperatura se eleva, o
viceversa.

Cuando dos cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto entre sí,
se produce una transferencia de calor desde el cuerpo de mayor temperatura al de
menor temperatura. La transferencia de calor se puede realizar por tres mecanismos
físicos: conducción, convección y radiación, que se ilustran en la figura 1.
FUENTE: Manual de Laboratorio CUN PROGRESO
2. CONDUCCION DE CALOR.
La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica a
través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con
otras, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos
energéticas, produciéndose un flujo de calor desde las temperaturas más altas a las
más bajas. Los mejores conductores de calor son los metales. El aire es un mal
conductor del calor. Los objetos malos conductores como el aire o plásticos se llaman
aislantes.
2.1. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Se llama conductividad térmica k (en W/mK) del material, a la magnitud que
representa la capacidad con la cual la sustancia conduce calor y produce una variación
de temperatura.

Ejemplo. (dependiendo de las condiciones cambia el flujo de calor)
FUENTE: https://bit.ly/3BGgFSA
3. CONVECCION.
La convección es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de
masa o circulación dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo por las
diferencias de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a
moverse de un lugar a otro, por ejemplo, el aire con un ventilador o el agua con una
bomba. Sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres
de moverse en el medio.
En la naturaleza, la mayor parte del calor ganado por la atmósfera por conduc- ción y
radiación cerca de la superficie, es transportado a otras capas o niveles de la atmósfera
por convección.
Ejemplo del proceso de convección.
FUENTE: https://bit.ly/3BGgFSA

4. RADIACION
La radiación térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una
temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las
direcciones. Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones
electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportada por ondas
electromagnéticas o fotones, por lo recibe el nombre de radiación electromagnética. La
masa en reposo de un fotón (que significa luz) es idénticamente nula. Por lo tanto,
atendiendo a relatividad especial, un fotón viaja a la velocidad de la luz y no se puede
mantener en reposo. (La trayectoria descrita por un fotón se llama rayo). La radiación
electromagnética es una combi- nación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes y
perpendiculares entre sí, que se propagan a través del espacio transportando energía
de un lugar a otro.
A diferencia de la conducción y la convección, o de otros tipos de onda, como el
sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación
electromagnética es independiente de la materia para su propagación, de hecho, la
transferencia de energía por radiación es más efectiva en el vacío. Sin embargo, la
velocidad, intensidad y dirección de su flujo de energía se ven influidos por la presencia
de materia. Así, estas ondas pueden atravesar el espacio inter- planetario e interestelar
y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas. La longitud de onda (λ) y la frecuencia
(ν) de las ondas electromagnéticas, relacionadas mediante la expresión λν = c, son
importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de penetración y otras
características. Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las
ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío con una rapidez constante c =
299792 km/s, llamada velocidad de la luz.

MATERIALES Y EQUIPO DE LA PRÁCTICA
• 1 caja especial para conducción de calor
• 1 beaker
• hilo
• 1 barra de aluminio
• 1 barra de cobre
• 5 roldanas
• 1 soporte con su base
• 1 prensa de mariposa
• 1 soporte horizontal
• 1 calentador y su rejilla
• 1 cronómetro
• 1 trozo de candela o de cera
• 1 barra de acero inoxidable
• 1 barra de madera
• 1 barra de plástico
• aserrín
• cuerda

PROCEDIMIENTO
Se escucho atentamente las instrucciones del instructor, pues la práctica consto
de tres partes en las que se debían aprovechar los elementos indicados en el material y
equipo.
Fue una práctica de tipo cualitativo, es decir que se aprovechó la experiencia de la
práctica mediante la atención, participación y observación.
CONVECCIÓN DE CALOR
1. Se Lleno un beaker con agua.
2. Se encendió la estufa y se puso a calentar el agua hasta el punto de
ebullición.
3. Se coloco aproximadamente media cucharadita de aserrín al agua, justo
antes del punto de ebullición.
4. Se observo la reacción entre el agua y el aserrín.
5. Se realizo un dibujo de lo observado.
RADIACIÓN DE CALOR
6. Se acerco, con extremo cuidado, la mano al beacker que contenía el agua
a punto de ebullición.
7. Se describió lo percibido.

CONDUCCIÓN DE CALOR
8. Se espero a que el agua del beaker calentara
9. Se monto el equipo (ver anexos)
10.Se introdujo un extremo de las barras dentro de cada uno de los agujeros
de la tapa de la caja.
11.Se coloco la tapa a la caja, se ató un hilo a una roldana y se pegó el
extremo libre del hilo al extremo de la barra 1. Se hizo lo mismo con una
pequeña gota de cera de candela y así sucesivamente con las otras
barras.
12.La cuerda quedo apoyada en el soporte.
13.Se Retiro con cuidado la tapa, y se colocó el agua.
14.Con cuidado, pero lo más rápido posible, se depositó el agua en ebullición
dentro de la caja para la conducción de calor. Se tapó, quedando
apoyados los hilos en el soporte y las barras introducidas en la caja al
mismo tiempo. Se Empezó a medir el tiempo en este instante.
15.Se anoto el tiempo que tardaba en derretirse la cera y en caer las
roldanas. Se anotaron los resultados en una tabla en el orden en que las
roldanas fueron cayendo. Es decir, primero se escribieron los datos del
material que condujo más rápido el calor, y así sucesivamente hasta el
que condujo el calor más lentamente.
16.Se investigo la constante de conductividad térmica de cada uno de los
materiales de los que estaban hechas las barras que se utilizaron en la
práctica.

HIPÓTESIS
El calor es la energía que podemos sentir, y la temperatura es una medida del
contenido de calor del aire. La transmisión de energía en función de lo pedido en el
reporte se da por conducción, convección y radiación.
La conducción es energía térmica que se mueve entre las moléculas que se
tocan. Tomando como base una cuchara de metal que tiene sumergida solo una parte
en agua hirviendo. El extremo que no toca el agua también debería calentarse ya que
el metal es bueno para transportar calor. Por otra parte debemos tomar en cuenta que
encontraremos materiales que más que conductores funcionaran como aislantes.
La convección es el proceso que ocurre únicamente en líquidos y gases.
Tomando como base el agua que hierve en una estufa, las moléculas en el fondo están
más cerca del calor y por ende se deberían mover más rápido, para separarse y hacer
que el agua más fría baje al fondo.
El tercer tipo de transferencia de calor es la radiación. Con la radiación, una
fuente de calor no debería tocar la cosa que se está calentando. Tomando como punto
de partida el sol, casi toda la energía térmica en el planeta proviene de allí, se mueve
como ondas de energía, como la luz.

RESULTADOS Y ANÁLISIS CUALITATIVO
CONVECCIÓN DE CALOR
DISCUSIÓN, OBSERVACIÓN, ANÁLISIS Y DIBUJO DE LA REACCIÓN ENTRE EL
ASERRÍN Y EL AGUA.
La prueba inicio metiendo el agua (temperatura ambiente) al congelador, con un
termómetro corporal fui midiendo la temperatura conforme pasaba el tiempo hasta que
llego a los 4 grados Celsius, en ese instante pude tener certeza que el agua contaba
con una densidad de 1000 kg / m3 (esto según mi tabla de densidades del agua. Ver
anexos)
Posteriormente puse a calentar el agua fría en la estufa hasta el punto de
ebullición (100 grados Celsius). En este punto podemos observar la primera reacción,
donde sucede un cambio de fase (de líquido a gas). También en este punto puedo
asegurar según mi tabla de temperaturas que el agua se encuentra en una densidad
aparente de 958,05 kg / m3.
En el momento que cortamos la flama, el liquito dejo cambiar de fase porque ya
no estábamos en el rango de temperatura de los 100 grados Celsius.
Dos minutos más tarde nuevamente encendí la estufa para transferir calor nuevamente
al recipiente y agregué el aserrín. Casi inmediatamente observe como el aserrín
empezó a moverse circularmente en sentido de las agujas del reloj.
Dicha reacción ocurrido ya que el agua de la superficie era menos densa (se empezó a
enfriar) que la del fondo el recipiente (ya que la hornilla de la estufa le aportaba calor),
entonces las moléculas de agua del fondo se movían hacia afuera de la fuente de calor,
transportando consigo la energía y formando un corriente de convección con el aserrín
FUENTE: Elaboración Propia 2022

DISCUSIÓN, ANÁLISIS Y DESCRIPCIÓN DE LA RADIACIÓN DE CALOR
La transferencia de calor por radiación ocurre cuando no existe contacto entre
los objetos.
Partiendo de la anterior premisa, en el caso del experimento de la mano y agua
caliente, pude sentir como lo caliente del agua se transfería hacia mi mano a pesar de
que no estaba en contacto directo.
El funcionamiento se da de la siguiente manera. El agua contenida en la hoya
concentra la radiación del calor. Dicha concentración de calor se da por convección. La
pared interna de la hoya transfiere el calor hacia el agua y el agua refleja la radiación
hacia mi mano indirectamente.
Fuente: Elaboración Propia 2022
Fuente: Elaboración Propia 2022

DISCUSIÓN, ANÁLISIS Y DESCRIPCIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Según las constantes de conductividad térmica investigadas se logró definir
teóricamente que los metales son muy buenos conductores térmicos. El caso contrario
pasa con los plásticos y las maderas, que son muy malos conductores.
También se logró definir que a mayor constante de conductividad termina, el metal es
mejor conductor, por lo tanto, los materiales estudiados de mejor a peor conductor
quedaron de la siguiente manera: Cobre, Aluminio, Acero Inoxidable, Plástico, Madera.
Cabe recalcar que los malos conductores como la madera y el plástico, conservan
mejor el calor.
En la parte práctica se elaboró un sistema calorífico (en la parte de
PROCEDIMIENTO se adjuntan los pasos del montaje y funcionamiento) con el cual se
constató que efectivamente los metales son buenos conductores térmicos.
En los resultados se obtuvo una serie de tiempos los cuales nos muestran que, a
menor tiempo, el material conduce mejor el calor por todo el sistema montado.
El cobre fue el mejor conductor térmico seguido del aluminio, Acero inoxidable, plástico
y madera.
Un factor que ayudo a que pudiéramos ver las reacciones de transferencia de
calor con tiempo fue que el medio por el cual se transportó la energía calorífica era hilo
y este es un mal conductor térmico. No obstante si no se hubiera hecho así, no tendría
sentido tomar tiempo ya que la reacción hubiera sido muy rápida.
A continuación, se plasman los resultados numéricos y las fotografías del
sistema montado de lo descrito con anterioridad.

TABLA DE RESULTADOS DE TIEMPOS Y CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Roldanas Barra (material) Tiempo (Δt) Constante de conductividad
térmica (k)
1 Cobre 106 segundos 401
2 Aluminio 169 segundos 237
3 Acero Inoxidable 264 segundos 12 – 45
4 Plástico No Cayo 0.03 – 0.5
5 Madera No Cayo 0.04 – 0.4
Fuente de las constantes de conductividad: https://bit.ly/2Ub2TSU
MONTAJE DEL SITEMA
FUENTE: Elaboración Propia, 2022
SITEMA EN FUNCIONAMIENTO
FUENTE: Elaboración Propia, 2022

PREGUNTAS A PARTIR DE LAS OBSERVACIONES
¿Cómo se transmite el calor?
El calor se en teoría se debería poder transmitir por conducción, convección y
radiación. Para poder transmitir el calor se ocupa de un material que funcione como
conductor, este puede ser bueno o malo, todo dependerá de que este elaborado.
¿Con qué rapidez se produce la conducción de calor a través de un cuerpo?
Se da por transferencia de calor mediante el contacto directo o indirecto de las
partículas de un material con las de otro, sin transferir materia entre los cuerpos. A su
vez la rapidez con que se conduce el calor dependerá de su constante de
conductividad térmica. Mientras más alta sea la constante con mayor rapidez se
debería transmitir el calor.
¿Qué materiales conducen más rápidamente el calor?
En general, los buenos conductores de calor deberían ser los metales, pero en
especial el cobre y el aluminio ya que destacan por tener una alta constante de
conductividad térmica, es decir que transfieren rápido el calor.

CONCLUSIONES
1. El calor en definitiva es energía en tránsito, es decir que fluye entre zonas (de
mayor a menor temperatura), porque eleva la temperatura de un segundo
elemento, mientras se reduce la temperatura del primer elemento. El punto más
importante a recalcar seria que la energía no fluye desde un objeto de
temperatura baja a un objeto de temperatura alta si no se realiza trabajo
2. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno
más frío, dicha transferencia puede darse por medio de conducción, convección
y radiación.
Las formas en que se desee transferir la temperatura, dependerá de la
proximidad que exista entre objetos (trasferencia directa o indirecta de calor). La
transferencia de calor no puede ser detenida, solo puede hacerse más lenta.
3. Los buenos conductores son todos aquellos que trasmiten de una manera muy
eficiente el calor, es decir que lo adoptan y pueden transferirlo hacia otros
cuerpos directa o indirectamente, dichos conductores poseen altas constantes
de conductividad térmica. Se determino que los metales estudiados (cobre,
aluminio y acero inoxidable) son excelentes conductores ya pasaron energía
desde un punto caliente a un punto más frío de manera eficientemente y rápida.
Caso contrario ocurrió con el plástico y la madera que son pésimos conductores
ya que el calor se propago muy lento (estos a su vez tienen constantes de
conductividad térmica bajos). Mas que transferir el calor, lo retienen.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
• Centro Universitario de El Progreso. (2022). CONDUCTIVIDAD, RADIACIÓN Y
CONVECCIÓN DEL CALOR. Laboratorio 1. Fisica IV. Recuperado 4 de agosto
de 2022, de Portal CUNPROGRESO
• Jiménez, C. (s. f.). TRANSFERENCIA DE CALOR. Instituto Tecnológico de
Costa Rica. Recuperado 4 de agosto de 2022, de https://bit.ly/3vEioUF
• Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H.D., Freedman, R.A. (2013). Física
Universitaria. Volumen I. Décimo tercera edición. México: Pearson Education.

ANEXOS
¿Cómo intervienen las diferentes formas de propagación de energía en el estado
del tiempo del planeta Tierra?
El estado del tiempo en el planeta Tierra dependerá de cómo se maneje el clima
y las consecuencias de la energía que recibe la Tierra del sol. Ya que las formas de la
propagación del calor están ligadas directamente al intercambio de energía entre
diferentes partes del Planeta Tierra, por ejemplo:
La energía del sol viaja a través del espacio por medio de la radiación. Después
de que la luz solar calienta la superficie del planeta, parte del calor se devuelve a la
atmósfera, pero con el pasar de los años el planeta se calienta más, esto hace que el
tengamos cada vez un clima más seco.
La conducción (atmosfera) y la convección (corrientes de convección) como tal se
verán como problemas del ambiente ligados directamente a la radiación.
MONTAJE DEL EQUIPO
FUENTE: Manual de Laboratorio CUN PROGRESO

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
FUENTE: https://bit.ly/2Ub2TSU
TABLA DE DENSIDAD DEL AGUA
FUENTE: http://www.vaxasoftware.com/indexes.html

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