Transferencia De Calor (Resúmen)

Transferencia de Calor
+ Métodos de transferencia de calor.
- Conducción: Es el proceso por el que se transfiere energía térmica mediante colisiones de moléculas adyacentes a lo largo de un medio material. El medio en si no se mueve.
- Convección: Es el proceso por el que se transfiere calor por medio del movimiento real de la masa de un fluido.
- Radiación: Es el proceso por el que elcalor se transfiere mediante ondas electromagnéticas sin la necesidad de un medio material para propagarse.
+ Conducción.
Cuando dos partes de un material se mantienen a temperaturas diferentes, la energía se transfiere por colisiones moleculares de la más alta a la más baja temperatura. Este proceso de conducción es favorecido también por el movimiento de electrones libres en el interior de lasustancia, los cuales se han disociado de sus átomos de origen y tienen la libertad de moverse de uno a otro átomo cuando son estimulados ya sea térmica o eléctricamente. La mayoría de los metales son eficientes conductores del calor porque tienen cierto número de electrones libres que pueden distribuir calor, además del que se propaga por la agitación molecular.
La ley fundamental de la conduccióntérmica es una generalización de resultados experimentales relacionados con el flujo de calor a través de un material en forma de placa.
Consideremos la placa de espesor L y area A de la figura. Una cara se mantiene a una temperatura t y la otra a una temperatura t´. Se mide la cantidad de calor Q que fluye en dirección perpendicular a la cara durante un tiempo τ. Si se repite el experimento paradiversos materiales de diferentes espesores y áreas de la cara, estaremos en condiciones de hacer algunas observaciones generales relacionadas con la conducción de calor:
1. La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es directamente proporcional a la diferencia de temperatura (Δt=t´-t) entre las dos caras.
2. La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es directamenteproporcional al área A de la placa.

3. La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es inversamente proporcional al espesor L de la placa. L

t´ t k=QLAτΔt
A

Estos resultados se pueden expresar en forma de ecuación introduciendo la constante de proporcionalidad k. Así pues, escribimos
H=Qτ=kAΔtL
donde H representa la razón conla que se transfiere el calor.
La constante de proporcionalidad k es una propiedad de cada material que se conoce como conductividad térmica.
La conductividad térmica de una sustancia es una medida de su capacidad para conducir el calor y se define por medio de la relación:
k=QLτAΔt
Unidades de SI: J(s∙m∙°C) o bien W(m∙K)
El Joule por segundo (Js) es la potencia en watts (W), y los intervalosde temperatura Kelvin y Celsius son iguales. En el SUEU, el calor se mide en Btu, el espesor en pulgadas, el área en pies cuadrados, el tiempo en horas y el intervalo de temperatura en grados Fahrenheit.
SUEU:k=Btu∙in(ft2∙h∙°F)
En el sistema métrico decimal, se utilizan con más frecuencia las calorías que el Joule, por tanto:
Unidades metricas: k=kcalm∙s∙°C
Factores de conversión:1kcal(s∙m∙°C)=4186W(m∙K)
1Btu∙in(ft2∙h∙°F)=3.445X10-5kcal(m∙s∙°C)
+ Aislamiento: el valor R.
El valor R de un material de espesor L y de conductividad térmica k se define de este modo:
R=Lk
Qτ=AΔtΣi(Liki)=AΔtΣiRi
La cantidad de calor que fluye por unidad de tiempo (Qτ) a través de cierto número de espesores de diferentes materiales es igual al producto del área A y la diferencia de temperatura Δt divididoentre la suma de los valores R de esos materiales.
+ Convección.
Se ha definido como el proceso por el que el calor es transferido por medio del movimiento real de la masa de un medio material. Una corriente de líquido o de gas que absorbe energía de un lugar y lo lleva a otro, donde lo libera a una porción más fría del fluido recibe el nombre de corriente de convección.
Si el movimiento...