Mujaja

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA
FUERZA ARMADA NACIONAL
NÚCLEO FALCÓN – EXTENSIÓN PUNTO FIJO
ASIGNATURA: FENÓMENOS DE TRANSPORTE
PROFESOR: ING. CARLOS LEÓN.

UNIDAD N° 2: TRANSFERENCIA DE CALOR.

2.1. Introducción a la transferencia de calor.
La transferencia de calor es aquella ciencia quebusca predecir la transferencia de energía que puede ocurrir entre cuerpos materiales, como resultado de una diferencia de temperatura. La termodinámica enseña que esta transferencia de energía se define como calor. La ciencia de la transferencia de calor no sólo trata de explicar cómo puede ser transferida la energía calorífica, sino también trata de predecir la rapidez a la que se realizará esteintercambio bajo ciertas condiciones especificadas. El hecho de que un régimen de transferencia de calor sea el objetivo deseado de un análisis, señala la diferencia entre la transferencia de calor y la termodinámica. La termodinámica se ocupa de sistemas en equilibrio; se puede utilizar para predecir la cantidad de energía requerida para pasar un sistema de un estado de equilibrio a otro; nopuede usarse para predecir qué tan rápido se realizará un cambio, ya que el sistema no se encuentra en equilibrio durante el proceso. La transferencia de calor completa al primer y segundo principios de la termodinámica, al proporcionar reglas experimentales adicionales que se pueden utilizar para establecer rapideces de transferencia de energía. Tal como en la ciencia de la termodinámica, las reglasexperimentales utilizadas como base del tema de la transferencia de energía son muy simples y se les puede ampliar con facilidad para que abarquen -diversas situaciones prácticas.

2.2.1. Definiciones fundamentales.

* Energía.
Es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo. Thomas Young, físico inglés, fue el primero en utilizar este término en 1807.

* Calor.
Es unaenergía en tránsito de un cuerpo a otro, o entre el sistema y sus alrededores, debido a un gradiente de temperatura. Cuando se le adiciona energía a un cuerpo en forma de calor, ésta se almacena como energía cinética y potencial de los átomos y moléculas que configuran el cuerpo; termodinámicamente es incorrecto hablar del contenido de calor de un cuerpo.

* Trabajo.
Como el calor, eltrabajo solo existe como energía en tránsito desde un cuerpo a otro, o entre un sistema y sus alrededores. Esta manifestación de energía se produce siempre que una fuerza actúa para generar un desplazamiento.

* Energía interna.
Es una medida macroscópica de las energías moleculares, atómicas o sub-atómicas. No existe un medidor de energía interna, por lo tanto hay que calcularla indirectamente,es decir, a partir de propiedades medibles macroscópicamente, tales como: temperatura, presión, volumen y composición.

* Temperatura.
Es una medida de la energía térmica del movimiento desordenado de las moléculas en una sustancia en equilibrio térmico. Esta medida se expresa en escalas absolutas (°K, °R) o relativas (°F, °C); en los cálculos termodinámicos la temperatura siempre seexpresa en términos absolutos.

2.2.2. Transferencia de calor por conducción.
La transferencia de energía por conducción se realiza de dos maneras. El primer mecanismo es el de interacción molecular, en el cual el aumento del movimiento de una partícula a un nivel de energía (temperatura), más alto imparte energía a las moléculas adyacentes que se encuentran en niveles de energía más bajos.Este tipo de transferencia está presente, en ciertos grados, en todos los sistemas de los cuales exista un gradiente de temperatura y en los que se encuentren presentes moléculas de sólido, líquido o gas.

El segundo mecanismo es el de transferencia de calor por conducción por medio de electrones libres. El mecanismo de los electrones libres es importante, principalmente en los sólidos...