Conduccion De Calor Unidimensional

Transferencia de calor IM-0305
Laboratorio #1
Fecha de entrega: 12 de setiembre de 2011

Estudiante: Víctor Valerio Ramírez
Carnet: A86534

CONDUCCION UNIDIMENSIONAL ESTACIONARIA, CONDUCTIVIDAD
DE MATERIALES

1. Marco teórico
En esta práctica se estudia la transferencia de energía térmica, además de analizar la forma en la que se comportan ciertos materiales bajo este proceso. Lacantidad de calor transferido por unidad de tiempo se denota por Q, la cantidad de calor transferido por unidad de tiempo se llama razón de transferencia de calor y se denota por Q . La velocidad de transferencia de calor tiene la unidad J/s, lo q es equivalente a W.
La razón de transferencia de calor por unida de área se llama flujo de calor y se expresa como:
q=QA
La transferencia de caloren el caso más general ocurre en tres dimensiones, sin embargo la conducción unidimensional resulta una consideración aceptable para el análisis realizado en esta práctica.
Bajo condiciones de conducción unidimensional estacionaria, en donde las temperaturas de los cuerpos se mantienen constantes en el tiempo, el flujo de calor que atraviesa al cuerpo es proporcional a la diferencia de temperaturaentre sus extremos, e inversamente proporcional al espesor del mismo. Se determino además que el flujo de calor dependía directamente del material con que se trabaja; generándose así la constante de proporcionalidad k llamada conductividad térmica del material, que es una medida de capacidad de un material para conducir calor.
q=-k∆T∆x

Entonces la transferencia de calor viene dada por lasiguiente ecuación

Q=kA∆T∆x
Ahora si reacomodamos la ecuación anterior es posible obtener la siguiente expresión:
Q=∆TR
Donde:
R=LkA
A este valor de R lo llamamos resistencia térmica de conducción, que nos permite realizar una analogía de la transferencia de calor con el flujo de corriente eléctrica. Asi por ejemplo la transferencia de calor Q es análoga a la corriente I, el cambio detemperatura entre los extremos del material ∆T es análogo al cambio del voltaje en los extremos de una resistencia y finalmente la resistencia térmica es análoga a la resistencia eléctrica. Esto es

Q=∆TR I=∆VR
Para calcular la conductividad térmica de un material, se deben considerar algunos factores para obtener una lectura correcta, así por ejemplo la conducción de calor debe serunidimensional y estacionaria, además se debe tomar en cuenta la geometría del cuerpo, ya sea plata, cilíndrica o esférica.
En este laboratorio se determinara experimentalmente el valor de la conductividad térmica k de algunos materiales como lo son yeso, cartón gris, así como la resistencia térmica R, para así comparar estos datos con los valores teóricos.

2. Objetivos

2.1 ObjetivoGeneral

Estudiar un método para la determinación de la conductividad térmica y medir los coeficientes K de distintos materiales y compararlos con los valores teóricos
2.2 Objetivos Específicos
a) Obtener valores experimentales de conductividad térmica para diferentes materiales utilizando el equipo GUNT HAMBURG WL376 .
b) Compara con el valor teórico con el experimental
c)Comparar los diferentes materiales y clasificar por capacidad como aislante térmico
d) Observar la variación de la temperatura que se da sobre los diferentes materiales

3. Equipo
En esta práctica se utilizara un equipo especial para medir los coeficientes de conductividad térmica de distintos materiales, que consiste básicamente en una caja metálica que contiene en su interior una resistenciacalefactora, cuenta además con dos placas metálicas iguales y un sistema de refrigeración. La probeta del material que se desea analizar se coloca entre las placas metálicas, comportándose una de estas como placa calefactora al transmitir el calor proveniente de la resistencia térmica y la otra como una placa refrigeradora a la que se le extrae el calor mediante un flujo de agua constante.
El...