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LA LEY DE FOURIER

Imagen de uso libre.

El calor es una forma de energía. Más precisamente, una transferencia de energía de un cuerpo a otro. Esta definición la encontrarás en muchos libros y otras plataformas y webs educativas. Pensemos un poco más allá: ¿qué pasaría si en vez de hablar de cuerpos, habláramos de construcciones? Sí, expandámosnos al hermoso mundo de la arquitectura.

¿Te pusiste a preguntarte por qué algunas construcciones las hacen de ciertos materiales y no de otros?

Todo tiene que ver con… sí, adivinaste, el calor. Cuando el Sol le pega de frente a una construcción, el calor ingresa a través de las paredes a la casa. Los átomos y moléculas elevan, gradualmente, su temperatura, pues se agitan, debido a la transferencia de energía por conducción. En cierto momento, la temperatura de la pared dejará de elevarse y el calor pasará a través de ella, haciendo que el materia actúe como un “puente” entre el interior y el exterior de la construcción. A este fenómeno lo llamamos régimen estacionario del flujo de calor. Este flujo de calor no es más ni menos que la cantidad de calor (denotado Q y medido en joules) que pasa por unidad de tiempo (que denotaremos como t, que será medido en segundos). Así, nos queda que el flujo de calor es \frac{Q}{t}.

Teniendo en cuenta condiciones ideales, el flujo de calor es directamente proporcional al área de la pared (A) y a la diferencia entre las temperaturas internas y externas (que denotaremos \Delta T=T_{int}-T_{ext}).

Cada material tiene un llamado coeficiente de conductividad térmica, que actúa como como constante de proporcionalidad en una ecuación que armaremos en base a lo dicho anteriormente:

Q=k\cdot \frac{A\cdot \Delta T}{e}\cdot t

Ley de Fourier

¿Qué es e? Sencillo, el espesor de la pared.

Esta ecuación se conoce como Ley de Fourier, por el matemático y físico francés Jean-Baptiste-Joseph Fourier (1768-1830) y es un muy útil modelo matemático de la conducción del calor.

¡No te olvides que las unidades deben estar correctamente bien expresadas! Para tu facilidad, aquí te las dejamos en forma de tabla:

Elemento de la Expresión Símbolo Unidad
Calor Q J
Constante de Conductividad Térmica k \frac{W}{m\cdot { }^{ \circ}\textrm{C}}
Área A m^2
Diferencia de Temperatura (T_{int}-T_{ext} \Delta T { }^{ \circ}\textrm{C}
Espesor e m
Tiempo t s

 

 

 

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