Efecto Joule

Aplicaciones del efecto joule

1-QUÉ ES

Un calefactor eléctrico es un dispositivo que produce energía calórica a partir de la eléctrica. El tipo más difundido (que se ve en este artículo) es el calefactor eléctrico "resistivo", donde la generación del calor se debe al Efecto Joule.

Otros calefactores (y refrigeradores) eléctricos menos conocidos, son los "termoeléctricos", que intercambian calor mediante un principio más sofisticado: el Efecto Peltier.

2-PARA QUÉ SIRVE

Dada la difusión de la energía eléctrica en nuestra actual Civilización, el calefactor eléctrico es, en general y en muchísimos países, un aparato para obtener calor de una forma cómoda, rápida, limpia, compacta, económica y hasta elegante.

Entre las aplicaciones más conocidas del efecto Joule se tienen los elementos de las estufas para calentar el ambiente, los filamentos de los secadores para el pelo, las resistencias de las planchas para la ropa, las hornallas de las cocinas, las resistencias de tostadores y hornos industriales, los calentadores en los hervidores de agua y fermentadores, los alambres para evitar el congelamiento en refrigeradores y el empañamiento en vidrios de las ventanas traseras de automóviles, los calefactores en peceras e invernaderos, y muchísimas aplicaciones más.

3-CÓMO FUNCIONA

Los calefactores resistivos generan calor proporcionalmente al cuadrado de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. Esta relación es conocida como "Ley de Joule".

Los materiales conductores (metales y aleaciones) no son "conductores perfectos", sino que tienen una resistividad eléctrica al paso de la corriente eléctrica. La resistividad es una desventaja cuando se requiere transportar energía eléctrica, pero es deseable cuando se busca generar calor.

La explicación microscópica pero "clásica" (i.e., sin usar mecánica cuántica), es que al haber un voltaje en los extremos de un hilo conductor, hay un campo eléctrico en el interior del material. Este campo acelera las cargas libres del material, hasta que éstas chocan (frenándose) con alguno de los iones fijos en la red cristalina que forman al conductor. En esos choques, las cargas ceden su energía cinética a los iones de la red, lo que corresponde a una disipación de calor desde el material al medio que le rodea.

A mayor temperatura hay mayor agitación en los iones de la red. Esto hace que sea mayor el espacio donde se mueven, y entonces, mayor la frecuencia de los choques de las cargas con los iones. Por lo tanto, la resistividad en los conductores metálicos aumenta con la temperatura. El valor de esta resistividad depende del tipo de átomos del metal, a sus enlaces, a la cantidad y tipo de impurezas, y a otros

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