Transferencia de calor

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN
En este mecanismo la transmisión de calor puede realizarse en cualquiera de los tres estados de la materia: líquido, sólido y gaseoso. (Principalmente en los sólidos).
Pensemos que en un gas existe un gradiente de temperaturas sin movimiento global, si el gas ocupa todo el espacio entre dos superficies, asociando la temperatura del gas en un puntocualquiera con la energía que poseen sus moléculas en las proximidades del punto. Cuando las moléculas vecinas chocan ocurre una transferencia de energía. En presencia de un gradiente de temperaturas la transferencia de calor por conducción debe ocurrir en el sentido de la temperatura decreciente. En los líquidos la situación es muy similar que en los gases, aunque las moléculas están menos espaciadas ylas interacciones son más fuertes y frecuentes.

Sabemos que en la conducción la transferencia de calor se produce por cesión de energía entre partículas contiguas mediante vibraciones reticulares para sólidos no conductores, mientras que en los sólidos conductores se debe también al movimiento de traslación de los electrones libres.
Si movemos un líquido caliente con una cuchara de plástico,una de madera y otra de metal. Después de un tiempo la cuchara de plástico estará caliente y lo mismo ocurrirá con la cuchara de madera pero con la cuchara de metal será más rápidamente. Esto ocurre por que el calor del líquido hirviendo puede viajar a lo largo de la materia de las cucharas, bastante más lento a través del plástico o la madera y muy rápido a través del metal. Cuando el líquidocaliente entra en contacto con cada cuchara, sus moléculas, o en el caso de los metales sus átomos individuales, empiezan a vibrar más rápidamente. Y cuando los átomos o las moléculas vibran más deprisa chocan con sus vecinos más lentos haciendo que aumenten su velocidad, y esto curre a lo largo de toda la cuchara por consiguiente aumenta la velocidad de vibración y por tanto el calor.
Sabemos que losmetales son mejores conductores de calor, esto es por ciertas peculiaridades de los átomos de los materiales metálicos. Sabemos que todos los átomos tienen un núcleo y un numero determinado de electrones girando a su alrededor. Donde el núcleo ejerce una fuerza de atracción sobre sus electrones que los mantiene girando en ciertas zonas permitidas. En los metales observamos que hay númeroconsiderable de electrones que no son atraídos por ningún núcleo. Se mueven se mueven dentro del metal muy rápidamente en todas direcciones. Todos los metales tienen un cierto número de electrones que son independientes de los núcleos por esa razón los metales se calientas mas rápidamente por que no solo los átomos vibran mas rápidamente, si no que los electrones libres aumentan su velocidad, chocando conlos átomos con mas frecuencia y cada ves con mas fuerza.
TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN EN RÉGIMEN ESTACIONARIO Y FLUJO UNIDIRECCIONAL.
(LEY DE FOURIER).
Este es el único mecanismo donde la transmisión de calor es posible en los medios sólidos opacos. En el flujo real de calor depende de la conductividad térmica k, que es una propiedad física del cuerpo, ocupando esta ecuación:
Qk=-kAdTdx
Donde A superficie de intercambio térmico se expresa en m2, la temperatura en Kelvin (°K), la distancia x en metros y la transmisión de calor en W, las unidades de k serán W / m°K. La ecuación anterior se conoce como ley de Fourier. Donde el signo menos es consecuencia del segundo principio de la termodinámica, según el cual, el calor debe fluir a la zona de temperatura más baja.
PAREDPLANA
Una aplicación inmediata de la ley de Fourier concierne al caso de la transmisión de calor a través de una pared plata. Como se muestra en la figura de un muro plano. Cuando la superficies de la pared se encuentra a temperaturas diferentes, el calor fluye solo en dirección perpendicular a la superficies. Si la conductividad térmica es uniforme, la integración de la ecuación de Fourier...