Ley de fourier

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TRANSMISION DEL CALOR

El calor puede viajar de un lado a otro. Hay 3 mecanismos que usa el calor para trasladarse: conducción, convección y radiación.

CONDUCCION

Si ponés la punta de una cuchara al fuego, al rato el mango también se calienta.

Supongamos que tengo una barra con una punta que está al fuego y la otra no. A través de esta barra se va a transmitir el calor. ¿ como hace elcalor para transmitirse desde la punta caliente hasta la punta fria ?

La cosa es así: lo que hace el calor es ir pasando de molécula a molécula. Es decir, al calentar la parte izquierda las moleculas de ese lado se ponen a vibrar más rápido. Esas moléculas van golpeando a las que tienen a la derecha. De esa manera se va propagando el calor a toda la barra para allá (.

LEY DE FOURIER (Importante )

Suponete que tengo una barra que tiene una longitud delta x y area A. Una punta de está caliente y la otra no. A través de la barra se va a ir transfiriendo un flujo de calor Q/t. Por ejemplo, si Q/t es 20 Kcal/seg, eso quiere decir que cada segundo que pasa están pasando por la barra 20 Kilocalorias.

Este flujo de calor puede entenderse como si fuera el flujo de agua que estácirculando por un caño.
La fórmula que se usa para calcular la cantidad de calor por conducción es la ley de Fourier. Lo que dice la ley de Fourier es lo siguiente :

En esta fórmula Q/t es la cantidad de calor transmitida por unidad de tiempo.
( Flujo de calor ). Va en Kcal/seg o en Joule/seg.
Acordate que 1 Kcal son 4186 Joule. Y Joule/seg es Watt, así que el flujo de calor en realidad es lapotencia transmitida. ( Atento )
A es el área de la barra. A veces en vez de una barra uno puede tener una pared o una ventana. En ese caso, A pasa a ser el área de la pared o de la ventana. El área va en la fórmula en m2.
T1 y T2 son las temperaturas en los extremos de la barra. Van en °C. Hay que ponerlas de manera que T1 –T2 dé + .
∆X es la longitud de la barra o el espesor de la pared. Va enmetros.

K es lo que se llama CONDUCTIBILIDAD DEL MATERIAL. Es un coeficiente que da una idea de con qué rapidez se transmite el calor en ese material.
K es distinto para cada substancia. Si K es grande, el objeto será buen conductor del calor. (los metales, por ejemplo). Las unidades del coeficiente de conductibilidad térmica son:

EJEMPLO:

CALCULAR LA CANTIDAD DE CALOR QUE SETRANSMITE POR UNIDAD DE TIEMPO A TRAVÉS DE UNA VENTANA DE 2 m2 DE SUPERFICIE Y ESPESOR 0,5 cm. TEMPERATURA INTERIOR: 20 °C. TEMPERATURA EXTERIOR: 5 °C. CONDUCTIBILIDAD DEL VIDRIO: K = 2,5 x 10 -4 Kcal / m.s. °C

Hagamos un esquema:

Planteo la ley de Fourier:

CONVECCIÓN:

Esta es una forma de transmisión del calor en líquidos y en gases. Si ponés una olla al fuego, el líquido de abajo secalienta y empieza a subir. A su vez, el líquido de arriba que está más frío empieza a bajar. Así se crea una corriente de líquido que se va moviendo. Se llaman corrientes de convección.

Hay una fórmula para calcular el calor transmitido por convección pero no te van a pedir que la sepas. Las corrientes marinas y el viento son corrientes de convección.
Vamos ahora a transmisión por radiación.RADIACIÓN.

Hay un fenómeno raro que ocurre que es que el calor del Sol llega a laTierra. Digo raro porque entre la Tierra y el Sol no hay nada. (Hay espacio vacío). Entonces…
¿Cómo hace el calor para viajar por el espacio vacío?
Bueno, se descubrió que lo hace por medio de ondas.
Estas ondas son RADIACIÓN y no necesitan que haya substancia para propa-garse. La radiación puede viajar en elvacío o en el aire. Le da lo mismo.
Suponete una de esas estufas eléctricas que tienen resistencias que se ponen al rojo.

El calor que te llega en este tipo de estufas es por radiación. La historia es así. Cualquier cuerpo que esté caliente emite radiación. Más caliente está, más emite. La fórmula que da el calor emitido por radiación es:

Aclaremos un poco los términos de esta fórmula:...
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