Utilizando la teoría de la capa límite, se desarrollaron en las décadas de 1970 y 1980 fórmulas de transferencia de calor por convección natural que son precisas en un amplio rango de números de Rayleigh para placas verticales y orientadas hacia abajo. Una fórmula integral para placas orientadas hacia arriba permaneció sin resolver porque no forman capas límite convencionales. A partir de las restricciones termodinámicas sobre la eficiencia de los motores térmicos, el enfoque novedoso presentado aquí deriva fórmulas para la transferencia de calor por convección natural desde placas isoterma. La unión de cuatro conjuntos de datos revisados por pares abarca un error relativo cuadrático medio (RMSRE) del 5.4% a partir de la nueva fórmula de transferencia de calor hacia arriba. Aplicado a placas orientadas hacia abajo, este enfoque novedoso supera el 4.6% de RMSRE de la fórmula de Schulenberg (1985) con un 3.8% en cuatro conjuntos de datos revisados por pares. La introducción de la media armónica como la métrica de longitud característica para placas verticales y orientadas hacia abajo extiende esas fórmulas de placas rectangulares a otras formas convexas, logrando un 3.8% de RMSRE en la convección de discos verticales de Hassani y Hollands (1987) y un 3.2% de Kobus y Wedekind (1995).