calorimetria

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Al término de la práctica, el alumno será capaz de identificar y medir la transferencia de calor, a través de un cuerpo sólido.

Objetivos Específicos

1. El alumno realizara, el balance de calor total a través de una varilla solida de bronce.
2. El alumno, determinara la cantidad de calor que se transfiere a través del cuerpo solido aplicado la ley deFourier.
3. El alumno identificara, cuando se alcanza el estado estacionario de transferencia de calor, mediante un perfil de temperaturas.



INTRODUCCION

CALOR CONDUCTIVO

La conducción de calor o transmisión de calor por conducción es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo amayor temperatura a otro a menor temperatura que está en contacto con el primero. La propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la conductividad térmica. La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

Para el caso simplificado de flujo de calorestacionario en una sola dirección, el calor transmitido es proporcional al área perpendicular al flujo de calor, a la conductividad del material y a la diferencia de temperatura, y es inversamente proporcional al espesor:2


donde:
 es la calor transmitido por unidad de tiempo.
 (o ) es la conductividad térmica.
 es el área de la superficie de contacto.
 es la diferencia de temperatura entre elfoco caliente y el frio.
 es el espesor del material.


CALOR CONVECTIVO

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convecciónse produce únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es eltransporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente.
La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y lamezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).
En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y en contacto con unasuperficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.
La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:

Donde  es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película),  es el área del cuerpo en contacto con el fluido,  es la temperatura en la superficie del cuerpo y  esla temperatura del fluido lejos del cuerpo.

Ley de Fourier
Sea J la densidad de corriente de energía (energía por unidad de área y por unidad de tiempo), que se establece en la barra debido a la diferencia de temperaturas entre dos puntos de la misma. La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía J y el gradiente de temperatura.
J=K∂T∂x
Siendo K una constantecaracterística del material denominada conductividad térmica.

Consideremos un elemento de la barra de longitud dx y sección S. La energía que entra en el elemento de volumen en la unidad de tiempo es JS, y la que sale es J’S. La energía del elemento cambia, en la unidad de tiempo, en una cantidad igual a la diferencia entre el flujo entrante y el flujo saliente.
JS−J'S=−∂J∂xS dx
Esta energía,...