fenomenos

Objetivos
Ser capaces de identificar y medir la transferencia de calor a través de un cuerpo sólido.
Realizar el balance total a través de una varilla solida de bronce.
Determinar la cantidad de calor perdido hacia los alrededores, mediante el cálculo de coeficiente de transmisión de calor.
Determinar la cantidad de calor que se transfiere a través del cuerpo solido aplicando la ley deFourier.
Identificar cuando se alcanza el estado estacionario de transferencia de calor, mediante un perfil de temperaturas.

Consideraciones teóricas
La calorimetría es la ciencia de medir el calor de las reacciones químicas o de los cambios Joule físicos. El instrumento utilizado en calorimetría se denomina calorímetro. La palabra calorimetría deriva del latino "calor". El científico escocésJoseph Black fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, por esto se lo considera el fundador de calorimetría.
Sistema de aletas de Conducción-Convección
Se usan las aletas o superficies extendidas con el fin de incrementar la razón de transferencia de calor de una superficie. En efecto, las aletas conexas a una superficie aumenta el área total disponible para latransferencia de calor. En el análisis y diseño de una superficie con aletas, la cantidad de energía calorífica disipada por una sola aleta de un tipo geométrico dado, se determina auxiliándonos del gradiente de temperatura y el área transversal disponible para el flujo de calor en la base de la aleta.
Las aletas pueden ser con secciones rectangulares, como tiras que se anexan a lo largo de un tubo, se sles llama longitudinales; o bien discos anulares concéntricos alrededor de un tubo, se les llama aletas circunferenciales. El espesor de las aletas puede ser uniforme o variable. En la figura 2-16 se bosquejan varias formas de aletas.




Soluciones específicas para diferentes condiciones en la frontera
Hay tres posibles conjuntos de condiciones en la frontera que podemos usar. Dichosconjuntos de soluciones son:
Caso (I)

Este caso es válido para una aleta infinitamente larga, ya que la temperatura en el extremo final de la aleta (x=L) es igual a la del fluido que la rodea.
Caso (II)

Este caso corresponde a aquel en que el extremo de la aleta está aislado o donde, para cualquier fin práctico, la pérdida de calor a través de la aleta es despreciable.
Caso (III)

Nos referimosa este caso como la condición para que una aleta finita donde el calor al extremo se transfiere por convección hacia el fluido que lo rodea.

Para resolver el Caso I, procedemos con la ecuación:

Para resolver el Caso II, procedemos con la ecuación:

Para resolver el Caso III, procedemos con la ecuación:


Calor disipado por una aleta
Una vez que se conoce la distribución detemperatura, es posible calcular el calor disipado por convección de las caras de la aleta. Todo este calor debe llegar al interior de la aleta en su base, la parte que anexa a la pared.
Para calcular la perdida de calor por una aleta podemos escribir:
Caso (I)

Caso (II)

Caso (III)



Existen tres formas de transmisión de energía térmica de un lugar a otro: conducción, convección y radiación:Conducción
En la conducción, la energía se transmite en forma de calor como consecuencia de las interacciones entre átomos o moléculas, aunque no exista transporte de los mismos.

Por ejemplo, si se calienta uno de los extremos de una barra sólida, los átomos de la red cristalina del extremo calentado vibran con mayor energía que los del extremo frio y debido a la interacción de estos átomoscon sus átomos vecinos, esta energía se transporta a lo largo de la superficie.



Convección
La convección es el transporte de energía térmica que se verifica simultáneamente con el transporte del propio medio.
La convección surge cuando un fluido se calienta por la parte posterior. El fluido al calentarse se expande elevándose mientras que el fluido más frio se hunde (pasa a la parte...