Determinacion De La Conductividad Termica

Universidad de Santiago de Chile
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química

Experimento Nº 2:
“Determinación de la conductividad térmica de un sólido.”

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Resumen

El día miércoles 23 de Mayo de 2012 en el laboratorio de fenómenos de transporte ubicado en el Departamento de Ingeniería Civil Química de la Universidad de Santiagode Chile se realizó el experimento número dos “Determinación de la conductividad térmica de un sólido en estado estacionario” cuyo objetivo principal era determinar la conductividad térmica de un solido desconocido, para luego identificarlo mediante comparación con la bibliografía especializada. Para esto se utilizó un equipo que se componía por dos aparatos: The Heat Transfer Service Unit yRadial Heat Conduction, el cual desprendía calor hacia el centro de un disco y luego se transmitía en forma radial a través de seis termocuplas de radios concéntricos, ubicadas dentro del disco. Además se utilizó un flujo de agua de aproximadamente 1 (lt/min) para mantener la temperatura del sistema constante.
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* Indice

Objetivos | |
Marco Teórico | |
Aparatos y Accesorios | |Procedimiento Experimental | |
Datos | |
Resultados | |
Discusiones | |
Conclusiones | |
Recomendaciones | |
Bibliografía | |
Nomenclatura | |
Apéndice A: Resultados Intermedios | |
Apéndice B: Ejemplo de cálculos | |
Apéndice C: Datos Bibliográficos | |

Objetivos

1.1. Determinar experimentalmente la conductividad térmica de un material desconocido,a partir de la distribución de temperatura medida experimentalmente para la conducción en estado estacionario de la energía calórica a través de la pared de un cilindro (flujo radial de energía), usando los valores de voltaje de 10, 11 y 12 volts.

1.2. Usar el valor de la conductividad térmica para predecir el perfil de temperaturas y comparar con los datos obtenidos experimentalmente.Discutir el efecto que se produce en el sistema cuando se cambia la potencia eléctrica.

Marco teórico

Cuando dos cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto entre si, se produce una transferencia de calor (energía) desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. La transferencia o dispersión del calor puede ocurrir a través de tres mecanismos posibles,conducción, convección y radiación.

Figura 1: esquema de mecanismo de transferencia de calor

* Convección: formalmente se define como el transporte de energía por movimiento molecular. La transferencia por conducción puede ocurrir entre dos partes de un mismo cuerpo o entre dos cuerpos a distinta temperatura. La velocidad de transferencia de calor por convección siempre es proporcional a ladiferencia de temperatura entre la superficie y el fluido. Este hecho se modela matemáticamente por la ley de enfriamiento de Newton que viene dada por :

q = h ∙(TA – T) (2.1)

Donde:
q : transferencia de calor (por convección). [J/(s·m2]
h : coeficiente de convección de calor. [J/(s·m2·K)]
TA: temperatura del medio exterior.[K]
T: temperatura interior entregada al fluido adyacente.[K]


* Radiación: se define como la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de ondas electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se...