Conductividad termica

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“FISICOQUIMICA”

“METODOS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LA PRESION DE UN LIQUIDO PURO, DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA Y TABLA CONSTANTES DE ANTOINE”

INGENIERÍA BIOQUIMICA

PROFESOR:
ING. SALVADOR GUERRA VARGAS

ALUMNO:

Christian García Olloqui No. control: 08420132

1 DE SEPTIEMBRE DEL 2010
CONDUCTIVIDAD TERMICA
La conducción térmica es el fenómeno por el cual el calor estransportado desde las regiones de alta temperatura a las regiones de baja temperatura de una sustancia. La propiedad que caracteriza la capacidad de un material para transferir calor es la conductividad térmica. Se define mejor por medio de la expresión:
q =-K dTdx ec 1
donde q representa el flujo de calor, o sea, calor que atraviesa la unidad de área (perpendicular a la dirección del flujo decalor) por unidad de tiempo, K es la constante de conductividad térmica y dT/dx es el gradiente de temperatura a través del medio conductor.
Las unidades de q y k son W/m2 y W/m-k, respectivamente. La ecuación anterior es valida sólo en el caso del flujo de calor estacionario, o sea, para situaciones en las cuales el flujo de calor no cambia con el tiempo. A demás, el signo menos en laexpresión indica que la dirección del flujo de calor es desde caliente a frio, o sea, en sentido contrario al gradiente de temperatura.
La ecuación 1 es formalmente similar a la ecuación de Fick para el caso de la difusión atómica. Para esta expresión, k es análoga al coeficiente de difusión D, y el gradiente de temperatura desempeña el papel del gradiente de concentración, dC/dx.

MECANISMOS DECONDUCION DEL CALOR
El calor en los materiales sólidos es transportado por vibraciones de la red (fonones) por electrones libres. Cada uno de estos mecanismos esta asociado a una conductividad térmica, y la conductividad total es la suma de estas dos contribuciones, o sea:
K = Kt + Ke
donde Kt y Ke representan la conductividad térmica vibracionales y electrónicas, respectivamente;normalmente predomina uno u otro mecanismo. La energía térmica asociada con los fonones o vibraciones de la red es transportada en la dirección de su movimiento. La contribución Kt rfesulta de un movimiento neto de fonones desde las regiones de temperaturas altas a las regiones de temperaturas bajas de un cuerpo en el cual existe un gradiente de temperatura.
Los electrones libres o de conducciónparticipan en la conducción térmica electrónica. Los electrones libres en una región caliente de la probeta ganan energía cinética. Entonces migran a las regiones más frías en donde parte de esta energía cinética es transferida a los propios átomos (como energía vibracional) como consecuencia de las colisiones con fonones u otras imperfecciones en el cristal. La contribución relativa de Ke a laconductividad térmica total aumenta con el aumento en la concentración de electrones libres, puesto q mas electrones están disponibles para participar en este proceso de transferencia.
CONDUCTIVIDAD TERMICA EN LIQUIDOS

Figura 1 conductividad térmica solido, liquido y vapores

En la figura 1 se indica la conductividad térmica de algunos líquidos en función de la temperatura, observándose que laconductividad térmica de los líquidos decrece a medida que aumenta su temperatura, excepto en el caso del agua, pero el cambio es tan pequeño que en la mayor parte de las situaciones prácticas, la conductividad térmica se puede suponer constante para ciertos intervalos de temperatura; asimismo, en los líquidos no hay una dependencia apreciable con la presión, debido a que éstos son prácticamenteincompresibles.

Para la determinación de la difusividad térmica en líquidos, se propone la fórmula:

α= kpcp= 543pM

en la que M es la masa molecular y ρ la densidad del líquido.

Como la ecuación no es homogénea, conviene precisar las unidades en que se deben expresar las magnitudes que en ella figuran: k en Kcal (mhora °C) , ρ en kg / dm3y cp en Kcal / kgº C .

Para definir la...
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