¿Por qué el aire es un mal conductor del calor?

Bueno, el argumento no está muy bien planteado:

Debido a que el aire es un mal conductor del calor, la sopa se mantiene caliente por más tiempo: solo la primera capa de aire que toca la sopa se calienta rápidamente y el calor no se transmite de manera eficiente a la mayor parte del aire.

Para la sopa, a diferencia de los termos, también se debe considerar el enfriamiento por evaporación. La convección al reemplazar continuamente la capa de aire en contacto aumenta la transferencia de calor a la mayor parte del aire por conducción y al mismo tiempo aumenta la tasa de evaporación , aumentando el enfriamiento. Entonces la sopa se enfría más rápido que si no hubiera convección.

Si el aire fuera un buen conductor del calor, la sopa se enfriaría rápidamente, como en una placa de metal sobre una superficie de metal.

Podría leer el artículo de la wiki .

Editar: el comentario de Georg me hace agregar que, por supuesto, la sopa también se enfriaría porque irradiará con el espectro de cuerpo negro correspondiente a su temperatura. La convección aumenta la tasa de pérdida de calor sobre la pérdida por radiación.

Para abordar el título, que difiere de las preguntas en el contenido:

¿Por qué el aire es un mal conductor del calor?

Es principalmente la muy baja densidad de los gases lo que los convierte en malos conductores del calor. En líquidos y sólidos, los átomos y las moléculas están densamente empaquetados y la transferencia de energía tiene distancias mucho más pequeñas para suceder. En un gas, las moléculas tienen que dispersarse para intercambiar energía en distancias mayores, por lo que la probabilidad de transferencia es mucho menor.

El aire es un mal conductor porque, para conducir el calor, las moléculas de corriente deben absorber calor y transmitirlo al vecino por vibración. En el caso de que las moléculas de aire cerca de la superficie caliente absorban el calor y comiencen a vibrar, pero la molécula vecina está tan alejada que esta vibración debe ser muy alta y, por lo tanto, la energía térmica requerida es alta para que comience la conducción pequeña.

La convección ayuda al aire en la conducción al hacer que las moléculas en el aire se muevan para que la transferencia de calor no dependa únicamente de la vibración de la molécula, sino que otra (o esa molécula en sí) puede viajar para transferir calor.

Entonces, "si el aire fuera un buen conductor del calor", entonces la sopa no se mantendrá caliente por más tiempo porque esta vez la convección y la conducción ayudarán a transferir el calor lejos de la sopa.

Debido a que la conducción es la transferencia de calor a través de sustancias como resultado de la vibración de partículas vecinas, las partículas en el aire están muy separadas. El calor no viaja fácilmente por conducción a través del aire.

La convección requiere que el aire caliente justo encima de la sopa que se ha calentado suba a medida que su densidad se reduce después de calentarse, lo que permite que el aire más frío alrededor del aire más caliente que asciende reemplace al aire más caliente y volverá a suceder lo mismo. A medida que las corrientes de convección (el ascenso del aire caliente y el descenso del aire frío) siguen teniendo lugar justo encima de la sopa, la sopa previamente caliente comenzará a perder energía térmica (calor) y la sopa se enfriará a pesar de que el aire es un mal conductor del calor. En otras palabras, el enfriamiento de su sopa solo ocurre por convección debido al movimiento del aire y no al calentamiento del aire en sí. Como resultado, si el aire fuera un buen conductor del calor, no habría diferencia.

Espero que esto ayude.

La conductividad térmica en régimen lineal (es decir, sin convección) está determinada por la tasa de transferencia de energía por difusión de moléculas desde el régimen caliente (energía cinética media alta) al régimen frío (energía cinética media baja). Esta tasa es proporcional a la densidad de las moléculas, la velocidad media, el camino libre medio y el calor específico por partícula, kappa\sim n c_p v l. Esto podría sugerir que la conductividad térmica de un metal es mayor porque la densidad es mayor. Esto no es cierto, porque el camino libre medio es inversamente proporcional a la densidad, l \sim 1/(n\sigma), donde \sigma es la sección transversal de dispersión. La principal razón por la que los metales son buenos conductores es que la velocidad de los electrones en un metal es mucho mayor que la velocidad de las moléculas de aire (porque los electrones son más ligeros,

El aire es un mal conductor del calor debido al hecho de que su propiedad de absorción es menor y la propiedad de transmisión también es menor, pero la propiedad de reflectividad es mayor. Lo que significa que cuando el calor se conduce, convección e irradia a través del aire, el aire no absorbe ni transmite el calor. en cambio, se refleja y permite que la transferencia de calor escape libremente debido a los cambios de densidad al cambiar la temperatura... por lo tanto, las moléculas de aire transportan una cantidad muy inferior de calor con ellas. Sin embargo, la temperatura del aire aumenta en verano porque se debe a la presencia de una gran cantidad de contenido de humedad que tiene mayor densidad, más absortividad y más propiedades de transmisión que el aire... por lo que el calor transferido a través de estas moléculas absorbe una gran cantidad de calor y conduce, convección e irradia el calor entre las moléculas vecinas...