COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TERMICA

Universidad Mayor de San Andrés
Facultad de Ingeniería
Cursos Básicos
Laboratorio de FIS. 102
Doc. Ing. Hernán Andrade

Practica : Nº 4
Ubicación: Edificio Príncipe de Paz

Grupo: Nº 3
Fecha: 19 / 07 / 2013

COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TERMICA
1.

SINTESIS TEORICO:
1.1. LEY DE FOURIER.- La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la tasa detransferencia de calor por conducción en
una dirección dada, es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección. Para un flujo
unidimensional de calor se tiene:
=

∗

∗

1.2. TRANSFERENCIA DE CALOR.- La conductividad térmica es una propiedad intrínseca de los materiales que valora la capacidad de conducir el
calor a través de ellos.El valor de la conductividad varía en función de la temperatura a la que se encuentra la sustancia, por lo que suelen hacerse
las mediciones a 300 K con el objeto de poder comparar unos elementos con otros.
Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los gases (a pesar de que en ellos la transferencia puede hacerse a través de
electrones libres) y en materiales iónicosy covalentes, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, que se denominan
por eso aislantes térmicos. Para que exista conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes
donde se ha practicado un vacío elevado.

=−

→

=

∗

(

Para varias capas la ecuación de Fourier se expresa de la siguentemanera y en función de la resistencia:
=

(

+

+

−

)
+ ⋯+

→

=

(

∑

−

−

)

)

1.3. COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TERMICA.- El coeficiente de conductividad térmica es una característica de cada sustancia y expresa la
magnitud de su capacidad de conducir el calor.
Este coeficiente varía con las condiciones del material (humedad que contiene, temperatura a la que sehace la medición), por lo que se fijan
condiciones para hacerlo, generalmente para material seco y 15 °C (temperatura media de trabajo de los materiales de construcción) y en otras
ocasiones, 300 K (26,84 °C).
Para el experimento de laboratorio se llega a deducir la siguente ecuación: Donde:
Para
Como:

∆

∆

;

̇ ∆
̇ =

=

∆

……..(1);
∗

∆

∆

y
;

Pero:
=

∆para

∆

=

∗(

;

̇ =
→

∆

∆

……….(2) ;
∗

∗(

∗
∗( ̇ − ̇ )
− )

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−

̇ = ̇ − ̇ …………..(3)

)=

( ̇ − ̇ )

Universidad Mayor de San Andrés
Facultad de Ingeniería
Cursos Básicos
Laboratorio de FIS. 102
Doc. Ing. Hernán Andrade

Practica : Nº 4
Ubicación: Edificio Príncipe de Paz

Grupo: Nº 3
Fecha: 19 / 07 / 2013

2. OBJETIVO:
Encontrar el coeficiente de conductividad térmica por conducción “k” para diferentes materiales.

3. MATERIALES Y EQUIPO:
1.

2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Caja receptora de vapor con los siguientes accesorios:
a. Niples de conexión para manguera (para introducir y evacuar vapor de agua).
b. Apertura en la parte superior (para que el vapor entre en contacto con la pieza de prueba).
c.Plaquitas de sujeción (para sostener la pieza de prueba).
d. Soporte base (para sostener a la caja receptora con inclinación para evacuar hielo derretido).
Generador de vapor con manguera para conexión a los niples de la caja receptora de vapor.
Recipiente para verter el hielo derretido
Balanza (para determinar la masa de hielo derretido).
Piezas de prueba con revestimiento impermeable y apoyos parael bloque de hielo.
Cronómetro
Cilindros de hielo a 0ºC (proceso de derretimiento)
Vernier (para medida del diámetro de cilindro en su base)

4. PROCEDIMIENTO:
4.1. FLUJO DE CALOR ENTREGADO POR EL MEDIO AMBIENTE AL HIELO “

”:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Extraer el bloque de hielo con su molde del refrigerador y dejarlo al ambiente para que la temperatura del
mismo suba a...