Conductividad calorifica

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

INFORME N°2

CONDUCCIÓN DE CALOR
EN ESTADO ESTACIONARIO

: Fenómenos de Transporte

: Ingeniería en Biotecnología

: Alejandro Angulo

: Alejandro Angulo
Leonardo Lillo
Álvaro López

: Rolando Vega

: Pablo Donoso

: 17/05/2010

: 31/05/2010

Curso

Carrera

Jefe deGrupo

Integrantes

Profesor

Ayudante

Fecha Experiencia

Fecha Entrega

ÍNDICE

RESUMEN

El día 17 de Mayo del 2010, en el Laboratorio de Fenómenos de Transporte, ubicado en el edificio del Departamento de Ingeniería Química, Textil y Biotecnología de la Universidad de Santiago de Chile, se llevó a cabo la experiencia que nos permitió calcular la conductividad térmica de un sólidodesconocido y en base a eso, deducir a qué sólido corresponde.

Para poder determinar la conductividad térmica realizamos la experiencia con una Unidad de Servicio de Transferencia de Calor, a la cual se le debía suministrar agua refrigerante cuyo flujo volumétrico debía ser mayor a 1 lt/min, además la máquina registraba, a través de termocuplas ubicadas en nuestro cilindro de sólido desconocido,las diferentes temperaturas a las distintas ubicaciones radiales a las que se encontraban las termocuplas; utilizando las perillas adecuadas en el panel de la máquina se hizo variar tres veces el voltaje (5, 6 y 7 Volt), luego, esperar a que el sistema alcance el estado estacionario, esto es, que no varíe la temperatura en un rango de tiempo de aproximadamente 5 a 10 minutos, y una vez alcanzadoel estado estacionario se debía registrar: Voltaje, Intensidad de Corriente y las temperaturas de las seis termocuplas. Para poder determinar la conductividad térmica se debió graficar, de acuerdo a una fórmula, (T-T0) vs. lnr0r para cada uno de los voltajes distintos, se hizo una regresión del tipo lineal y se obtuvo el valor de la pendiente que nos permitió calcular los valores de tresconductividades distintas y así, finalmente, promediarlos y obtener el valor definitivo de conductividad térmica.

1. objetivos

1.1 Determinar experimentalmente la conductividad térmica de un material desconocido, a partir de la distribución de la temperatura medida experimentalmente para la conducción en estado estacionario de la energía calórica a través de la pared de un cilindro (Flujo radial deenergía). Usando los siguientes valores para voltaje: 5, 6 y 7 volts.

1.2 Usando el valor de la conductividad térmica obtenida en el punto 1 predecir el perfil de temperaturas y compare con los datos obtenidos experimentalmente.

1.3 Discutir el efecto que se produce en el sistema cuando se cambia la potencia eléctrica como sucede en el punto 1.

2. TEORÍA

2.1 Definición decalor
El calor es la transferencia de energía entre un sistema y su ambiente como resultado exclusivo de diferencias de temperatura.

2.2 Modos de transmisión del calor
El calor puede transmitirse mediante 3 mecanismos distintos:
2.2.1 Convección: se conoce con este nombre al paso del calor en el interior de un gas o un líquido, por mezcla de las porciones a distintas temperaturas.Esta forma de transmisión de calor se expresa con la ley de enfriamiento de Newton.
2.2.2 Radiación: el calor transmitido por este modo no requiere de un medio material como vehículo. En este caso un cuerpo caliente emite calor en todas direcciones, en forma de energía radiante. Cuando esta energía incide sobre otro cuerpo, es reflejada en parte, mientras que otra parte se transmite através del, y el resto se absorbe transformándose cuantitativamente en calor. Este modo de transmisión de calor queda expresado por la ley de Stefan-Boltzmann.
2.2.3 Conducción: es el paso de calor a través de 2 cuerpos en contacto, molécula a molécula, sin desplazamiento visible de sus partículas. Tiene importancia en sólidos. En el caso de los metales se produce por acción de los...