mecanismosde transmicion de calor

TEMA 1. MECANISMOS BÁSICOS DE
TRANSMISIÓN DE CALOR
El calor: Es una forma de energía en tránsito.
La Termodinámica y La Transferencia de calor.
Diferencias.
1er. Principio.Permite determinar la
TERMODINAMICA

cantidad de energía intercambiada por
los sistemas.
2do. Principio. Establece que el flujo de
calor se produce únicamente en el
sentido decreciente de las temperaturas.TRANSF.DE CALOR

Objetivo fundamental: Determinar
la velocidad con que se produce la
transferencia de energía , en forma
calorífica entre ambos sistemas.

MECANISMOS BÁSICOS DE TRANSMISIÓN DE
CALOR
Se reconocen tres mecanismos básicos de transmisión de calor:
1. Conducción: se lleva a cabo sin movimiento relativo de las partículas
que componen a los cuerpos en cuestión, y es el caso de loscuerpos
sólidos en contacto.

Motor de 2T
refrigerado por aire

2. Convección: es cuando la transmisión se realiza con movimiento
relativo de las partículas que componen los cuerpos, y es el caso de los
fluídos líquidos o gaseosos.

En el caso de circulación por termosifón en un motor , ya en desuso, el
agua al calentarse en el motor aumenta su volumen y disminuye su densidad,tendiendo a subir y dejando lugar al agua fría, la cual al calentarse vuelve a
subir, creando una corriente de convección.

3. Radiación: la transmisión de calor se lleva a cabo según las
leyes de la radiación de energía por medio ondulatorio.
Las hipótesis de análisis son:
•No se requiere contacto directo entre cuerpos
•No requiere medio material entre ellos
•Todo cuerpo a determinadatemperatura irradia energía
calórica llamada radiación térmica.

Panel solar

LEYES DE LOS MECANISMOS DE TRANSMISIÓN
DE CALOR
Cada mecanismo tiene sus leyes, a saber:

•

Conducción: Ley de Fourier.

•

Convección: Ley de Newton.

•

Radiación: Ley de Stefan-Boltzman

CONCEPTOS FUNDAMENTALES
La Temperatura es una función que puede ser representada
_
como:
t = t(r, τ )
Donde: r esel vector posición
t es el tiempo
t es la temperatura
Isotermas es el lugar geométrico de los puntos del sistema que
poseen la misma temperatura en un instante t o considerado.
_

to = t(r, τo)
·

Velocidad de transmisión de calor (Q ) Es el flujo de energía
calorífica que atraviesa la superficie en la unidad de tiempo.Es
positiva cuando el flujo se produce en el sentido de la normala la
superficie y negativa si se produce en sentido contrario. Tiene
unidades de energía por unidad de tiempo (W).

_

Vector densidad de flujo de calor ( j ) Es aquel vector que tiene como
dirección la de la normal al elemento de superficie en la orientación del
flujo máximo, por sentido tiene el del flujo de calor y por módulo el flujo
máximo de calor que atraviesa el elemento desuperficie por unidad de
área.
_
_ _
j = j(r , τ )
El módulo de este vector tiene las dimensiones de una energía por
unidad de área y por unidad de tiempo (W/m2).
Para cualquier superficie la velocidad de flujo de calor será:

_

·

_

Q = ³ jd A
sup

En régimen permanente, es decir, cuando el campo de temperaturas no depende
explícitamente del tiempo:

_

·

·

_

Q = ³ jd A = ³ q vdv
sup

vol

Lo que significa que en régimen permanente, el flujo de calor a través
de cualquier superficie cerrada es igual a la cantidad de calor generada
dentro del volumen limitado por ella.

CONDUCCIÓN. LEY DE FOURIER
La Conducción de Calor puede definirse como un fenómeno de
transporte de energía que necesita un soporte de masa para producirse,
es decir un mediosólido. Por ej. Acero, madera, corcho, plástico,etc.
Ley de Fourier relaciona el campo de densidad de flujo de calor
con el campo de temperatura en los distintos puntos del medio.
_

j

__

= −k gradt

Siendo k la conductividad térmica que expresa la mayor o menor
facilidad que posee un medio para transmitir calor por conducción.
Sus dimensiones son de una energía por unidad de tiempo,...