Fourier Y El Calor


A Jean Baptiste Joseph Fourier se le conoce como el "egiptólogo", pues acompañó a Napoleón Bonaparte en 1798 en su expedición a Egipto para realizar ambiciosos estudios científicos en una comitiva formada por 165 sabios.

En su regreso a Francia, el barco fue capturado por los ingleses para apoderarse de sus documentos y antigüedades egipcias. Fourier salió sano y salvo del secuestro y eso le permitió desarrollar su famoso Análisis Armónico, clave en matemáticas. Fue su segundo golpe de suerte ya que, tras la caída de Robespierre, fue salvado de la guillotina por su participación en la Revolución Francesa.

Fourier estaba obsesionado por el calor. En su casa la temperatura era elevada, lo cual le permitía estar alejado de las visitas, pero él permanecía forrado de ropa.




Esta inquietud le llevó a deducir una ecuación que describía la conducción del calor en cuerpos sólidos.

Se llama conducción de calor al mecanismo de transferencia de energía calorífica entre dos sistemas basado en el contacto directo entre sus partículas, pero sin flujo neto de materia. Por medio de la transferencia de energía cinética entre las partículas se tiende a igualar la temperatura entre diferentes partes de un cuerpo o cuerpos distintos en contacto.

La conductividad térmica es el principal parámetro (que depende de cada material) y mide la capacidad para conducir el calor o para trasferir el movimiento cinético de sus partículas a otras moléculas adyacentes (pertenezcan o no al mismo cuerpo).

Al calentar un cuerpo, las moléculas en contacto directo con el foco de calor aumentan su vibración y chocan con las que le rodean. Éstas repiten el mismo proceso hasta que todas las moléculas se agitan. Por esta razón, si se calienta el extremo de una varilla metálica a la llama, transcurre cierto tiempo hasta que el calor se percibe en el otro extremo.



La Ley de Fourier establece que la transferencia de calor por conducción en una dirección dada es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección.

Para un flujo unidimensional:



Donde el primer miembro es el flujo de calor que atraviesa el área A en la dirección X, k es la constante de proporcionalidad llamada conductividad térmica, T es la temperatura en Kelvin y t es el tiempo en segundos.

La conductividad térmica es una propiedad específica de cada material. Indica la capacidad de conducir el calor a través de ellos y depende de la temperatura a la que se encuentre el material.

Es elevada en metales y baja en gases y en materiales iónicos y covalentes. Es muy baja en materiales como la fibra de vidrio (por eso se utiliza como aislante térmico).

Fourier fue el primero en dar una explicación científica al Efecto Invernadero. Su nombre se encuentra grabado en la lista de los 72 científicos que aparece en la Torre Eiffel.




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