MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE ENERGÍA, EFECTO INVERNADERO Y CALENTAMIENTO GLOBAL

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IV SEMESTRE

INTRODUCCIÓN

Los mecanismos de transferencia de energía son procesos por los cuales se transfiere energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.

En el siguiente informe se expondrá conceptos y ejemplos de cada uno de los mecanismos antes mencionados. Esperamos que sea de su agrado.

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA

Los mecanismos de transferencia de energía son los procesos los cuales se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.

El calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego. La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama. La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitación.

La transferencia de energía o calor entre dos cuerpos diferentes por conducción o convección requieren el contacto directo de las moléculas de diferentes cuerpos, y se diferencian en que en la primera no existe movimiento macroscópico de materia mientras que en la segunda sí hay movimiento macroscópico. Para la materia ordinaria la conducción y la convección son los mecanismos principales en la "materia fría", ya que la transferencia de energía térmica por radiación sólo representa una parte minúscula de la energía transferida. La transferencia de energía por radiación aumenta con la potencia cuarta de la temperatura (T4), siendo sólo una parte importante a partir de temperaturas superiores a varios miles de Kelvin.

CONDUCCIÓN

La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas

La conducción del calor es muy baja en el espacio, ultra alto en el vacío y es nula en el espacio vacio ideal, espacio sin energía.

El principal parámetro dependiente del material que regula la conducción de calor en los materiales es la conductividad térmica, una propiedad física que mide la capacidad de conducción de calor o capacidad de una substancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto. La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

Es la forma de transmitir el calor en cuerpos sólidos; se calienta un cuerpo, las moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las que las rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan, por esta razón, si el extremo de una varilla metálica se calienta con una flama, transcurre cierto tiempo hasta que el calor llega al otro extremo. El calor no se transmite con la misma facilidad por todos los cuerpos. Existen los denominados "buenos conductores del calor", que son aquellos materiales que permiten el paso del calor a través de ellos. Los "malos conductores o aislantes" son los que oponen mucha resistencia al paso del calor.

La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la tasa de 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.

Donde Qx es la tasa de flujo de calor que atraviesa el área A en la dirección x, la constante de proporcionalidad  se llama conductividad térmica, T es la temperatura y t el tiempo.

El factor de proporcionalidad se denomina conductividad térmica del material. Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas elevadas y conducen bien el calor, mientras que materiales como el vidrio o el amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores; conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes. En ingeniería resulta necesario conocer la velocidad de conducción del calor a través de un sólido en el que existe una diferencia de temperatura conocida. Para averiguarlo se requieren técnicas matemáticas muy complejas, sobre todo si el proceso varía con el tiempo; en este caso, se habla de conducción térmica transitoria. Con la ayuda de ordenadores (computadoras) analógicos y digitales, estos problemas pueden resolverse en la actualidad incluso para cuerpos de geometría complicada.

Coeficientes  para distintos materiales
Material		Material		Material	
Acero	47-58		Corcho	0,04-0,30	Mercurio	83,7
Agua	0,58		Estaño	64,0	Mica	0,35
Aire	0,02		Fibra de vidrio	0,03-0,07	Níquel	52,3
Alcohol	0,16		Glicerina	0,29	Oro	308,2
Alpaca	29,1		Hierro	1,7	Parafina	0,21
Aluminio	209,3		Ladrillo	0,80	Plata	406,1-418,7
Amianto	0,04		Ladrillo refractario	0,47-1,05	Plomo	35,0
Bronce	116-186		Latón	81-116	Vidrio	0,6-1,0
Cinc	106-140		Litio	301,2
Cobre	372,1-385,2		Madera	0,13

CONVECCIÓN

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, disminuyen su densidad y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica o asistida).

En la transferencia de calor libre o natural en la cual un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:

Donde h es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película), As es el área del cuerpo en contacto con el fluido, Ts es la temperatura en la superficie del cuerpo y
es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.

CARACTERÍSTICAS DE LA CONVECCIÓN

La convección en la atmósfera terrestre involucra la transferencia de enormes cantidades del calor absorbido por el agua. Forma nubes de gran desarrollo vertical (por ejemplo, cúmulos congestus y, sobre todo, cumulonimbos, que son los tipos de nubes que alcanzan mayor desarrollo vertical). Estas nubes son las típicas portadoras de tormentas eléctricas y de grandes chaparrones. Al alcanzar una altura muy grande (por ejemplo, unos 12 o 14 km y enfriarse violentamente, pueden producir tormentas de granizo, ya que las gotas de lluvia se van congelando al ascender violentamente y luego se precipitan al suelo ya en estado sólido. Pueden tener forma de un hongo asimétrico de gran tamaño; y a veces suele formarse en este tipo de nubes, una estela que semeja una especie de yunque

(Anvil's head, como se conoce en inglés).

RADIACIÓN

El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.

La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (Rayos X, Rayos UV, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas , neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía.

Si la radiación transporta energía suficientemente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que es una radiación ionizante. En caso contrario se habla de radiación no ionizante. El carácter ionizante o no ionizante de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria.

Son radiaciones ionizantes los Rayos X, Rayos , y Partículas , entre otros. Por otro lado, radiaciones como los Rayos UV y las ondas de radio, TV ó de telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes.

MECANISMO FÍSICO

La radiación mecánica corresponde a ondas que sólo se transmiten a través de la materia, como las ondas de sonido. La radiación electromagnética es independiente de la materia para su propagación; sin embargo, la velocidad, intensidad y dirección de su flujo de energía se ven influidos por la presencia de materia.

Esta radiación abarca una gran variedad de energías. La radiación electromagnética con energía suficiente para provocar cambios en los átomos sobre los que incide se denomina radiación ionizante.

La radiación de partículas también puede ser ionizante si tiene suficiente energía. Algunos ejemplos de radiación de partículas son los rayos cósmicos, los rayos alfa o los rayos beta. Los rayos cósmicos son chorros de núcleos cargados positivamente, en su mayoría núcleos de hidrógeno (protones). Los rayos cósmicos también pueden estar formados por electrones, rayos gamma, piones y muones.

PROPIEDADES DE LA RADIACIÓN

Cuando una superficie conserva constantes sus propiedades direccionales se denomina superficie difusa. Al igual que una radiación que tenga igual intensidad en todas direcciones se denomina radiación difusa, como las emitiría un cuerpo negro.

No obstante, es frecuente que superficies reales varían sus coeficientes en función de la dirección. Así, por ejemplo, las superficies de materiales metálicos conductores aumentan su Emisividad para valores altos de q.

Por el contrario las superficies no metálicas, como las normales en los cerramientos, suelen tener una Emisividad direccional bastante constante, salvo para valores muy elevados de q en que se reduce.

No obstante hay que considerar en ambos casos que, si bien las intensidades para ángulos rasantes se desvían del promedio, el flujo total queda poco afectado porque la ley del coseno minimiza la radiaciones para ángulos polares próximos a 90º, por lo que en la práctica se suelen considerar dichas superficies como emisoras difusas.

Conviene que se mencionen los tipos de distribución de la intensidad de la energía reflejada, que depende del tratamiento de la superficie. Un caso límite son las superficies especulares, que reflejan la radiación con igual inclinación que la radiación incidente, como ocurre con las superficies pulidas. El otro caso límite son las superficies reflectoras difusas, que distribuyen de forma homogénea la energía reflejada con independencia del ángulo de la radiación incidente.

Los casos reales suelen ser una combinación o variación de estos casos límites, siendo habitual en las superficies no metálicas que para valores elevados de q , al disminuir la Emisividad y por tanto la absortividad direccional, aumente la reflectancia direccional y por ello también la energía reflejada, si bien para este estudio se consideren en general todas las superficies normales de los cerramientos como reflectoras difusas por analogía y simplicidad.

EL FACTOR DE FORMA

La transferencia de calor por radiación entre dos superficies cualquiera, se calcula determinando el factor de forma F12 como la fracción de energía radiante total que abandona la superficie A1, (q1 semiesfera) y llega directamente a una segunda superficie A !2, (q1!2).

CUERPO NEGRO

Decimos "negros" porque las superficies pintadas de negro suelen presentar poderes absorbentes muy altos. En la práctica nos podemos acercar bastante a las propiedades de una superficie negra perfecta empleando un cuerpo negro, digamos esférico, ennegrecido en su superficie interior con una sustancia que sea muy absorbente para la radiación térmica (por ejemplo, negro de humo).

Si practicamos un pequeño orificio, la radiación que él penetre se absorberá en parte y, en parte, se reflejará. La fracción reflejada incidirá sobre otra zona de la superficie interna y también se absorberá y reflejará en parte, y así sucesivamente.

Por consiguiente, nada o prácticamente nada, de la radiación incidente se escapará por el orificio por el que penetró, por lo que el plano del orifico se comporta como un cuerpo negro perfecto con respecto a la radiación que incide sobre él.

Emite una cantidad de energía radiante de su superficie Qr, dada por la ecuación:

en la que Eb es el poder emisivo del radiador, viniendo expresado el calor radiante Qr en W, la temperatura T de la superficie en °K, y la constante dimensional s de Stefan-Boltzman en unidades SI, en la forma:

La ecuación anterior dice que toda superficie negra irradia calor proporcionalmente a la cuarta potencia de su temperatura absoluta. Aunque la emisión es independiente de las condiciones de los alrededores, la evaluación de una transferencia neta de energía radiante requiere una diferencia en la temperatura superficial de dos o más cuerpos entre los cuales tiene lugar el intercambio.

Si un cuerpo negro a T1 (ºK) irradia calor a un recinto que le rodea completamente y cuya superficie es también negra a T2 (ºK), es decir, absorbe toda la energía radiante que incide sobre él, la transferencia de energía radiante viene dada por:

Si los dos cuerpos negros tienen entre sí una determinada relación geométrica, que se determina mediante un factor de forma F, el calor radiante transferido entre ellos es:

Los cuerpos reales no cumplen las especificaciones de un radiador ideal, sino que emiten radiación con un ritmo inferior al de los cuerpos negros.

Si a una temperatura igual a la de un cuerpo negro emiten una fracción constante de la energía que emitirían considerados como cuerpo negro para cada longitud de onda, se llaman cuerpos grises.

CUERPO GRIS

Llamamos "cuerpo gris" a un tipo especial de superficie no negra en el que el poder emisivo monocromático es independiente de la longitud de onda de la radiación emitida, en el que Wl y Wn le dan el mismo cociente para todas las longitudes de onda de las radiaciones emitidas a la misma temperatura.

Esta definición de cuerpo gris no elimina la posibilidad de que el poder emisivo dependa de la temperatura de la superficie emisora. Las características de superficie gris la poseen en grado bastante elevado ciertos materiales, como la pizarra, etc. Además, empleando el valor medio del poder emisivo tomado a lo largo de toda la banda de longitudes de onda es posible representar una superficie no gris como si lo fuera.

Representaremos con el símbolo e sin subíndice el poder emisivo de una superficie gris, y al considerar que depende sólo de la temperatura del emisor, la emitancia de una superficie gris es la siguiente:

W = e Wn

W = esT4

El suponer que el poder es independiente de la longitud de onda de la emisión determina que la curva de distribución de la emitancia monocromática (Wl en función de l) para un cuerpo gris pueda ajustarse a la de una superficie absolutamente negra a la misma temperatura, sin que se registre un desplazamiento del máximo de la curva, tal como se indica en la figura.

Se incluye también en la figura mencionada una curva típica de la emitancia de una superficie no gris. La variación del poder emisivo con la longitud de onda es evidente en este caso.

Emite radiación según la expresión:

El calor radiante neto transferido por un cuerpo gris a la temperatura Tl a un cuerpo negro que le rodea a la temperatura T2 es:

Siendo 1 la emitancia de la superficie gris, igual a la relación entre la emisión de la superficie gris y la emisión de un radiador perfecto a la misma temperatura. El hecho de que la transferencia de calor dependa de T4 complica los cálculos.

Si T1 y T2 no difieren demasiado, se puede poner:

Siendo: hr Tm 1= 4 3, el coeficiente de transferencia de calor por radiación.

A la temperatura de 25ºC = 298ºK, se obtiene: hr= 6 1 W/m2ºK, por lo que el coeficiente de transferencia de calor por radiación a la temperatura ambiente es del orden de 6 veces la emitancia de la superficie.

Para: T1 = 320ºK y T2 = 300ºK, el error debido al empleo de la aproximación es del 0,1%.

Para: T1 = 400ºK y T2 = 300ºK, el error debido al empleo de la aproximación es del 2%.

Si ninguno de los dos cuerpos es un radiador perfecto, pero poseen entre sí una determinada relación geométrica, el calor radiante neto transferido entre ellos viene dado por:

En muchos problemas industriales, la radiación se combina con otros modos de transmisión del calor. La solución de tales problemas se puede simplificar utilizando una resistencia térmica Rr para la radiación; su definición es semejante a la de la resistencia térmica de convección y conducción.

EMISIVIDAD

La cantidad térmica radiada por superficie-unidad de un cuerpo excitado térmicamente por unidad de tiempo depende exclusivamente de la temperatura absoluta de dicho cuerpo, de la sustancia de la que está constituido y de la naturaleza de la superficie.

La energía emitida que abandona la superficie por unidad de tiempo y de área generalmente se representa con el símbolo W.

EFECTO INVERNADERO

Se llama efecto invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, componentes de una atmósfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de atmósfera. De acuerdo con el actual consenso científico, el efecto invernadero se está viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debida a la actividad económica humana.

Este fenómeno evita que la energía del Sol recibida constantemente por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero.

La Tierra, como todo cuerpo caliente, emite radiación, pero al ser su temperatura mucho menor que la solar, emite radiación infrarroja de una longitud de onda mucho más larga que la que recibe. Sin embargo, no toda esta radiación vuelve al espacio, ya que los gases de efecto invernadero absorben la mayor parte.

La atmósfera transfiere la energía así recibida tanto hacia el espacio (37,5%) como hacia la superficie de la Tierra (62,5%). Ello representa 324 W/m2, casi la misma cantidad de energía que la proveniente del Sol, aún sin albedo. De este modo, el equilibrio térmico se establece a una temperatura superior a la que se obtendría sin este efecto. La importancia de los efectos de absorción y emisión de radiación en la atmósfera son fundamentales para el desarrollo de la vida tal y como se conoce. De hecho, si no existiera este efecto la temperatura media de la superficie de la Tierra sería de unos -22 ºC, y gracias al efecto invernadero es de unos 14ºC.

En zonas de la Tierra cuya atmósfera tiene poca proporción de gases de efecto invernadero (especialmente de vapor de agua), como en los grandes desiertos, las fluctuaciones de temperatura entre el día (absorción de radiación solar) y la noche (emisión hacia el cielo nocturno) son muy grandes.

Desde hace unos años el hombre está produciendo un aumento de los gases de efecto invernadero[2] , con lo que la atmósfera retiene más calor y devuelve a la Tierra aún más energía causando un desequilibrio del balance radiactivo y un calentamiento global.

La imagen muestra cómo estos flujos se combinan para mantener caliente la superficie del planeta creando el efecto invernadero. Si 235 W/m2 fuera el calor total recibido en la superficie, entonces la temperatura de equilibrio de la superficie de la Tierra sería de -22 °C (Lashof 1989). En cambio, la atmósfera de la Tierra recicla el calor que viene de la superficie y entrega unos 324 W/m2 adicionales que elevan la temperatura media de la superficie a aproximadamente +14 °C[1] .

El efecto invernadero es un factor esencial del clima de la Tierra. Bajo condiciones de equilibrio, la cantidad total de energía que entra en el sistema por la radiación solar se compensará exactamente con la cantidad de energía radiada al espacio, permitiendo a la Tierra mantener una temperatura media constante en el tiempo.

Todos los cuerpos, por el hecho de estar a una cierta temperatura superior al cero absoluto, emiten una radiación electromagnética. La radiación electromagnética se traslada sin obstáculos a través del vacío, pero puede hacerlo también a través de medios materiales con ciertas restricciones. Las radiaciones de longitud de onda más corta (o frecuencia más alta) son más penetrantes, como ilustra el comportamiento de los rayos X cuando se los compara con la luz visible. También depende de las propiedades del medio material, especialmente del parámetro denominado transmitancia, que se refiere a la opacidad de un material dado para radiación de una determinada longitud de onda.

RADIACIÓN RECIBIDA DEL SOL

El Sol es el responsable de casi toda la energía alcanzada desde el exterior a la superficie de la Tierra. El Sol emite radiación que se puede considerar de onda corta, centrada en torno a la parte del espectro a la que son sensibles los ojos, y que llamamos por ello luz visible. Incluye también dosis significativas de radiación ultravioleta, de longitud de onda menor que la visible. La parte ultravioleta es absorbida en buena parte por el ozono y otros gases en la alta atmósfera, contribuyendo a su calentamiento, mientras que la luz visible traspasa la atmósfera casi sin problemas. La Tierra intercepta una energía del Sol que en la parte superior de la atmósfera vale 1366 W/m2. Sin embargo, sólo intercepta energía la sección de la Tierra orientada hacia el Sol, mientras que la emite toda la superficie terrestre, así que hay que dividir la constante solar entre 4, lo que lleva a 342 W/m2.

ALBEDO

De la radiación que llega al planeta, principalmente en forma de luz visible, una parte es reflejada inmediatamente. Esta fracción de energía que es devuelta inmediatamente al espacio se llama albedo, y para la Tierra vale 0,313 (31,3%), así que se pierden en el espacio 0,313 * 342 = 107 W/m2, por lo que quedan 342-107=235 W/m2 que es la energía que no es reflejada por la atmósfera, el suelo sólido o el océano. El albedo de la Tierra es un factor causal importante de su clima, afectado por causas naturales y también por otras antropogénicas.

Es frecuente confundir los efectos del albedo con los del efecto invernadero, pero el primero se refiere a energía devuelta directamente al espacio, mientras que el segundo lo hace a energía primero absorbida y luego emitida. En el primer caso se trata de los mismos fotones llegados desde el Sol, en el segundo se trata de los que la Tierra emite, tras calentarse, precisamente por no haber reflejado toda la radiación solar.

CALENTAMIENTO TERRESTRE

Calentamiento global es un término utilizado habitualmente en dos sentidos:

Es el fenómeno observado en las medidas de la temperatura que muestra en promedio un aumento en la temperatura de la atmósfera terrestre y de los océanos en las últimas décadas.

Es una teoría que predice, a partir de proyecciones basadas en simulaciones computacionales, un crecimiento futuro de las temperaturas.

Algunas veces se utilizan las denominaciones cambio climático, que designa a cualquier cambio en el clima, o cambio climático antropogénico, donde se considera implícitamente la influencia de la actividad humana. Calentamiento global y efecto invernadero no son sinónimos. El efecto invernadero acrecentado por la contaminación puede ser, según algunas teorías, la causa del calentamiento global observado.

La temperatura del planeta ha venido elevándose desde mediados del siglo XIX, cuando se puso fin a la etapa conocida como la pequeña edad de hielo.

Predicciones basadas en diferentes modelos del incremento de la temperatura media global respecto de su valor en el año 2000.

Cualquier tipo de cambio climático además implica cambios en otras variables. La complejidad del problema y sus múltiples interacciones hacen que la única manera de evaluar estos cambios sea mediante el uso de modelos computacionales que intentan simular la física de la atmósfera y del océano y que tienen una precisión limitada debido al desconocimiento del funcionamiento de la atmósfera.

La teoría antropogénica predice que el calentamiento global continuará si lo hacen las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). El cuerpo de la ONU encargado del análisis de los datos científicos es el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés de Inter-Governmental Panel on Climate Change).
El IPCC indica que "[...] La mayoría de los aumentos observados en las temperaturas medias del globo desde la mitad del siglo XX son muy probablemente debidos al aumento observado en las concentraciones de GEI antropogénicas.". Sin embargo, existen algunas discrepancias al respecto de que el dióxido de carbono sea el gas de efecto invernadero que más influye en el Calentamiento Global de origen antropogénico.

El Protocolo de Kyoto, acuerdo promovido por el IPCC, promueve una reducción de emisiones contaminantes (principalmente CO2). El protocolo ha sido tachado en ciertas ocasiones de injusto, ya que el incremento de las emisiones tradicionalmente está asociado al desarrollo económico, con lo que las naciones a las que más afectaría el cumplimiento de este protocolo podrían ser aquellas zonas menos desarrolladas.

CALENTAMIENTO GLOBAL EN EL PASADO

Los geólogos creen que la Tierra experimentó un calentamiento global durante el Jurásico inferior con elevaciones medias de temperatura que llegaron a 5 ºC. Ciertas investigaciones[22] [23] indican que esto fue la causa de que se acelerase la erosión de las rocas hasta en un 400%, un proceso en el que tardaron 150.000 años en volver los valores de dióxido de carbono a niveles normales. Posteriormente se produjo también otro episodio de calentamiento global conocido como Máximo termal del Paleoceno-Eoceno[24]

EFECTOS POTENCIALES

Muchas organizaciones públicas, organizaciones privadas, gobiernos y personas individuales están preocupados por que el calentamiento global pueda producir daños globales en el medio ambiente y la agricultura.

Esto es materia de una controversia considerable, con los grupos ecologistas exagerando los daños posibles y los grupos cercanos a la industria cuestionando los modelos climáticos y las consecuencias del calentamiento global —subvencionando ambos a los científicos para que también lo hagan—.

Debido a los efectos potenciales en la salud humana y en la economía, y debido a su impacto en el ambiente, el calentamiento global es motivo de gran preocupación. Se han observado ciertos procesos y se los ha relacionado con el calentamiento global. La disminución de la capa de nieve, la elevación del nivel de los mares y los cambios meteorológicos son consecuencias del calentamiento global que pueden influir en las actividades humanas y en los ecosistemas. Algunas especies pueden ser forzadas a emigrar de sus hábitats para evitar su extinción debido a las condiciones cambiantes, mientras otras especies pueden extenderse. Pocas de las ecorregiones terrestres pueden esperar no resultar afectadas.

Elevación del nivel de los mares, medido en 23 estaciones fijas, entre 1900 y 2000.

Otro motivo de gran preocupación para algunos es la elevación del nivel de los mares. Los niveles de los mares se están elevando entre 1 y 2 centímetros por decenio, y algunas naciones isleñas del Océano Pacífico, como Tuvalu, están trabajando en los detalles de una eventual evacuación.[28] El calentamiento global da lugar a elevaciones del nivel marino debido a que el agua de los mares se expande cuando se calienta, además de que se produce un aumento de la cantidad de agua líquida procedente del adelgazamiento de los casquetes polares, del hielo marino y de la reducción de los glaciares. En palabras del TAR del IPCC:

Se prevé que el nivel medio global del mar se elevará entre 9 y 99 cm entre 1990 y 2100. [...] y en caso de que todo el hielo de la Antártida se derritiera, el nivel del mar aumentaría 125 m.

Con un aumento de 6 m, se inundarían Londres y Nueva York. Esto es debido primariamente a la expansión térmica y a la pérdida de masa de los glaciares y casquetes polares.

Conforme el clima se haga más cálido la evaporación se incrementará. Esto causaría un aumento de las precipitaciones lluviosas y más erosión. Mucha gente piensa que esto podría resultar en un tiempo meteorológico más extremo conforme progrese el calentamiento global. El TAR del IPCC dice:

Se prevé que la concentración global de vapor de agua y las precipitaciones se incrementarán durante el siglo XXI. Para la segunda mitad del siglo XXI es probable que las precipitaciones se hayan incrementado en las latitudes medio-altas y en la Antártida en invierno. En las bajas latitudes habrá tanto incrementos como decrecimientos regionales según diferentes áreas. En la mayoría de las áreas serán probables variaciones interanuales y se espera un incremento en las precipitaciones.

El calentamiento global tendría otros efectos menos evidentes. La corriente del Atlántico norte, por ejemplo, se debe a los cambios de temperatura. Parece ser que, conforme el clima se hace más cálido, esta corriente está disminuyendo, y esto quiere decir que áreas como Escandinavia y Gran Bretaña, que son calentadas por esta corriente, podrían presentar un clima más frío, en lugar del calentamiento general global.

Hoy se teme que el calentamiento global sea capaz de desencadenar cambios bruscos de temperatura. La corriente del Atlántico Norte data de la época del deshielo de la última glaciación (hace 14.000 años). Hace 11.000 años esa corriente sufrió una interrupción que duró 1.000 años. Esto provocó la pequeña glaciación conocida como Joven Dryas —el nombre de una flor salvaje alpina— que duró 900 años en el noroeste de Norteamérica y el norte de Europa. (Ver la discusión sobre la teoría del caos para ideas relacionadas.)

El calentamiento global modificaría la distribución de la fauna y floras del planeta. Ello supondría la expansión de enfermedades de las que algunos de esos animales son portadores. Tal es el caso de la malaria, el dengue o la fiebre amarilla, cuyos vectores son ciertas especies de mosquitos que habitan principalmente en zonas tropicales.

El calentamiento global también podría tener efectos positivos, ya que las mayores temperaturas y mayores concentraciones de CO2 pueden mejorar la productividad de los ecosistemas. Los datos aportados por satélites muestran que la productividad del Hemisferio Norte se ha incrementado desde 1982. Por otro lado, un incremento en la cantidad total de la biomasa producida no es necesariamente bueno, ya que puede disminuir la biodiversidad aunque florezcan un pequeño número de especies. De forma similar, desde el punto de vista de la economía humana, un incremento en la biomasa total pero un descenso en las cosechas podría ser una desventaja. Además, los modelos del IPCC predicen que mayores concentraciones de CO2 podrían favorecer la flora hasta cierto punto, ya que en muchas regiones los factores limitantes son el agua y los nutrientes, no la temperatura o el CO2. Tras ese punto, incluso aunque los efectos invernadero y del calentamiento continuasen, podría no haber ningún incremento del crecimiento.

Otro posible punto de discusión es la influencia de los efectos del calentamiento global en el equilibrio económico humano norte-sur. Por ejemplo, si provocaría una mayor desertización de los países áridos y semiáridos y un clima más benigno en los países fríos, o bien si el efecto sería diferente.

En el plano económico, el Informe Stern encargado por el gobierno británico en 2005 pronosticó una recesión del 20% del PIB mundial debido al cambio climático, si no se tomaban una serie de medidas preventivas que, en conjunto, absorberían el 1% del PIB mundial.

CONCLUSION

Los mecanismos de transferencia de energía son el proceso por el cual la energía térmica (calor) se transfiere a otros cuerpos. Esta transferencia se da por mecanismos como la conducción, convección y radiación.

La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas

La transferencia de calor por convección ocurre en una región de interface entre un fluido en movimiento y una superficie sólida, entre dos líquidos inmisibles en movimiento relativo y entre un gas y un líquido que tiene movimiento relativo, que están a diferentes temperatura.

La forma radiactiva de la transmisión del calor se caracteriza porque la energía se transporta en forma de ondas electromagnéticas, que se propagan a la velocidad de la luz. El transporte de energía por radiación se puede realizar entre superficies separadas por el vacío; así por ejemplo, el Sol transmite energía a la Tierra por radiación a través del espacio que, una vez interceptada por la Tierra, se transforma en otras fuentes de energía.

Se llama efecto invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, componentes de una atmósfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar.

Es la forma en que la temperatura de la tierra se incrementa, en parte debido a la emisión de gases asociada con la actividad humana.

BIBLIOGRAFÍA

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http://www.grida.no/climate/vital/graphics/large/3.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_invernadero

http://www.ondl.gob.ni/glosario.html