Fenomenos De Transporte

FENOMENOS DE TRANSPORTE
TEMA 4: TRANSPORTE DE ENERGÍA

trabajo

Transferencia de E sin
transferencia de masa desde el
sistema y sin que exista diferencia
de temperatura

Termodinámica
calor

Transferencia debido a diferencia
de T, la E se intercambia por medio
de un flujo calórico o de calor

Se transfiere energía interna por un
mecanismo que es el flujo de calor
(transferencia de calor)

1.MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
CONDUCCION
• Tiene lugar,

principalmente, en
sólidos y se
produce por
transmisión directa
de la E molecular.
• Sin desplazamiento material
apreciable
• Ley de Fourier
q= - kT

CONVECCION

RADIACION

• Tiene lugar por

• Tiene lugar

grupos de moléculas
que se mueven por
diferencia de  o por
agitación.
• Con movimiento
material y Fuerza
impulsora.
• Ley deNewton
Q= h A T

mediante ondas
electro-magnéticas
• Propagación en
cuantos de vacío
• Emis/Absor/Ref
• Ley de StefanBoltzmann
q = K A T4

Conducción de calor
q = -kT

Ley de Fourier

(4.1)

Donde: q: flujo calórico, energía por unidad de area y tiempo,
T: temperatura
k: coeficiente de conductividad térmica dependiente del
medio donde se produce la conducción y de la temperatura
(supone medioisotrópico, válido en fluidos y soluciones
homogéneas)

Para gases, corresponde a la transferencia de energía interna
debido al movimiento errático de las moléculas y a las colisiones
que estas sufren:

>E


Transferencia de E en los
choques ( de >E a
Para sólidos no metálicos y parcialmente el de líquidos, la
transferencia de calor se produce por efectos vibracionales entre los
átomos vecinos(esto explica que imperfecciones en la estructura
cristalina tienden a disminuir el valor de k debido a las inhibiciones
que se introducen respecto a la capacidad de
vibración de la red).

En metales los electrones de valencia están libres y son capaces de
sufrir desplazamientos en la estructura. Cuando existe diferencia de
temperatura en las distintas partes de un metal, se produce unmovimiento general de estos electrones libres en la dirección en que
la temperatura disminuye.

Esto explica la proporcionalidad observada entre conductividad
térmica y eléctrica y la alta conductividad de los sólidos metálicos
respecto a los no metálicos

Tabla 3: Valores de conductividad térmica
Material
Acero Inoxidable
Hielo a –10°C
Vidrio
Agua a 100 °C
Agua a 20°C
Aceites, grasas
Almidón
Vapor a200°C
Aire a 200°C
Aire a 20°C

k (w m-1°C-1)
14
2.33
0.75
0.69
0.60
0.17
0.15
0.037
0.031
0.026

Valores experimentales de k de distintas sustancias a P atmosférica
Sustancia
T (°C)
k ( cal/seg cmK)
H2

- 73

3064 x10-7

27

4227 x10-7

- 73

438 x10-7

27

635 x10-7

-73

227 x10-7

27

398 x10-7

22,5

0,000378

60

0,000363

Eter

30

0,000328

Alcohol etílico

20

0,000400

Agua

20

0,0014360

0,00156

100

0,00160

O2

CO2

Benceno

Sustancia
Al

T (°C)
700

k ( cal/seg cmK)
0,247

790

0,290

330

0,039

500

0,037

200

0,1073

400

0,0956

100

0,492

300

0,64

18

0,918

100

0,908

Ladrillo (rojo)

--

0,0015

Hormigón (bloque)

--

0,0022

Pb

K
Al
Cobre

Capa de tierra (media) --

0,004

Madera (pino)

--

0,0003

Madera (pino)

--

0,00009

b) Convección de Calor:Transporte de E interna debido a movimientos de los elementos de
fluido.
Es una transferencia generada por el mezclado de las distintas
porciones del fluido por un movimiento macroscópico de elementos del
mismo.
El proceso real de transmisión de una partícula de energía o molécula a
otra es uno de conducción pero la energía puede ser transportada de
un punto a otro del espacio en desplazamiento del fluidomismo.

Como es fácil comprender
estructuralmente la convección
es característica de líquidos y
gases.

Tipos de Convección

Convección Forzada

Convección Natural o Libre

El movimiento del fluido
puede ser a causa de
medios mecánicos
externos,

El movimiento del fluido es causado
por diferencias de densidad creadas
por las diferencias de temperatura
existente en el medio,

por ejemplo: una...

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