TRANSFERENCIA DE CALOR

Transferencia de Calor












































Omar Christian Benítez Centeno
Sistema de unidades




















1 Conducción en estado estable


1.1 Mecanismo físico de la conducción
1.2 Ley de Fourier de la conducción de calor
1.3 Conductividad térmica
1.4 Ecuación de la conducción de calor
1.5Conducción unidireccional en estado estable.
1.5.1 Pared plana
1.5.2 Cilindros
1.5.3 Sistemas con generación de calor
1.5.4 Superficies extendidas aletas
1.6 Sistemas de conducción bidimensionales.

































1.1 Mecanismo físico de la conducción

Conceptos

La transferencia de calor es la ciencia que trata de predecir el intercambiode energía que puede tener lugar 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 pretende no sólo explicar cómo la energía térmica puede ser transferida, sino también predecir la rapidez con la que, bajo ciertas condiciones específicas, tendrá lugar esatransferencia.

El hecho de que el objetivo deseado del análisis sea la rapidez de la transferencia del calor, señala la diferencia entre la transferencia de calor y la termodinámica. La termodinámica trata sistemas en equilibrio; puede usarse para predecir la cantidad de energía requerida para llevar un sistema desde un estado de equilibrio a otro; no puede usarse, en cambio, para predecir lorápido que será el cambio, ya que el sistema no está en equilibrio durante el proceso. La transferencia de calor complementa los principios primero y segundo de la termodinámica, al proporcionar leyes experimentales adicionales que se usan para establecer la rapidez de la transferencia de energía.


Temperatura
Variable intensiva, que mide el grado de acción molecular por efecto de energíacalorífica.


Comparación entre las principales escalas de temperatura

Ec. 1.1
Ec. 1.2
Ec. 1.3
Entalpía

Ec. 1.4

Donde es la energía interna especifica, es la presión y es el volumenespecífico.

Calor especifico
Cambio de energía interna (ó entalpía) por unidad de masa (o mol), entre dos estados de equilibrio y puede ser a volumen constante o a presión constante.

a presión constante Ec. 1.5

a volumen constante Ec. 1.6


Puesto que el calor específico es una propiedad específica, la propiedad con base en una masadada se escribe:

Ec. 1.7

Ec. 1.8
Nota: cv, y cp son por unidad de masa.

si u o h se conocen en función de T para ciertos v o P dados, entonces cv, y cp pueden calcularse rápidamente mediante las pendientes de las curvas de los datos, sin requerirse ningún otro dato adicional.Capacidad calorífica por unidad de masa

Ec. 1.9

Ec. 1.10

Ec. 1.11

Ec. 1.12




Presión
Se define como la fuerza normal a una superficie real o ficticia, ejercida por unidad de área en elsistema.

Ec. 1.13

En el SI, la fuerza se expresa en newton y el área en metros cuadrados. La unidad derivada para la presión en el pascal (Pa) y 1 Pa se define como 1 N/m2, lo que representa una unidad muy pequeña para las aplicaciones en ingeniería, por lo que la mayoría de las presiones tabuladas esta en términos de kilo pascales (1...