Heat
Páginas: 9 (2077 palabras)
Publicado: 8 de octubre de 2012
TRANSFERENCIA DE CALOR
Las leyes de la Termodinámica tratan de la transferencia de energía pero solo se refieren a sistemas que están en equilibrio. Por ello, permiten determinar la cantidad de energía requerida para cambiar un sistema de un estado de equilibrio a otro pero no sirven para predecir la rapidez con que puedan producirse estos cambios. La transferencia de calor complementa laprimera y la segunda ley, proporcionando los métodos de análisis que pueden utilizarse para predecir esta velocidad de transmisión. Ejemplo:
Calentamiento de una barra de acero colocada en agua caliente:
Con la Termodinámica se predicen las temperaturas finales una vez los dos sistemas hayan alcanzado el equilibrio y la cantidad de energía transferida entre los dos estados de equilibrio inicialy final. Con la Transferencia de Calor se puede predecir la velocidad de transferencia térmica del agua a la barra así como la temperatura del agua en función del tiempo.
La Transferencia de Calor puede ser por conducción, convección y radiación.
TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN
Cuando en un medio sólido existe un gradiente de temperatura, el calor se transmite de la región de mayortemperatura a la de menor temperatura. El calor transmitido por conducción por unidad de tiempo qk es proporcional al gradiente de temperatura dT/dx multiplicado por el área A a través del cual se transfiere es decir
T: temperatura ; x: dirección del flujo de calor
El flujo de calor depende de la conductividad térmica k que es la propiedad física del medio [W/m K], luego se tieneConvenios del signo
Fig. 4.13 Representación del convenio del signo
CONDUCCIÓN A TRAVÉS DE UNA PARED PLANA
El calor fluye en dirección perpendicular a la superficie. Si la conductividad térmica es uniforme, la integración de la ecuación queda como
Fig. 4.14 Sección transversal de una pared plana
CONDUCCIÓN A TRAVÉS DE PAREDES PLANAS EN SERIE
En estadoestacionario el flujo de calor a través de todas las secciones debe ser el mismo. Sin embargo, los gradientes son distintos
Fig. 4.15 Conducción unidimensional a través de paredes planas en serie
A partir de la ecuación 4.4 se tienen las siguientes relaciones
sustituyendo 4.5 y 4.6 en 4.4
luego el flujo de calor será
Para un conjunto de nparedes en perfecto contacto térmico, el flujo de calor es
ANALOGÍA ELÉCTRICA DE LA CONDUCCIÓN
Utiliza los conceptos desarrollados en la teoría de los circuitos eléctricos y con frecuencia se llama analogía entre el flujo de calor y la electricidad. La combinación L/kA equivale a una resistencia y la diferencia de temperatura es análoga a una diferencia de potencial. La ecuación puedeescribirse en una forma semejante a la ley de Ohm de la teoría de los circuitos eléctricos
en donde
El recíproco de la resistencia térmica se denomina conductancia térmica
Para tres secciones en serie
MATERIALES DISPUESTOS EN PARALELO
El análisis del circuito supone que el flujo es unidimensional
Fig. 4.16 Analogía eléctrica paraparedes en paralelo
Fig. 4.17 Resistencia equivalente
RESISTENCIA DE CONTACTO
Cuando superficies conductoras distintas se sitúan en contacto, aparece generalmente una resistencia térmica en la interfase de los sólidos. Esta resistencia, llamada resistencia de contacto, se desarrolla cuando los dos materiales no se ajustan exactamente y por ello entre ambos quedaatrapada una delgada capa de fluido. A través de los puntos de contacto del sólido, el calor se transmite por conducción mientras que a través del fluido de la interfase el calor se transmite por convección y radiación.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividad térmica de un material varía con la temperatura. Los gases tienen conductividad térmica mas baja que los líquidos. Los metales como el...
Las leyes de la Termodinámica tratan de la transferencia de energía pero solo se refieren a sistemas que están en equilibrio. Por ello, permiten determinar la cantidad de energía requerida para cambiar un sistema de un estado de equilibrio a otro pero no sirven para predecir la rapidez con que puedan producirse estos cambios. La transferencia de calor complementa laprimera y la segunda ley, proporcionando los métodos de análisis que pueden utilizarse para predecir esta velocidad de transmisión. Ejemplo:
Calentamiento de una barra de acero colocada en agua caliente:
Con la Termodinámica se predicen las temperaturas finales una vez los dos sistemas hayan alcanzado el equilibrio y la cantidad de energía transferida entre los dos estados de equilibrio inicialy final. Con la Transferencia de Calor se puede predecir la velocidad de transferencia térmica del agua a la barra así como la temperatura del agua en función del tiempo.
La Transferencia de Calor puede ser por conducción, convección y radiación.
TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN
Cuando en un medio sólido existe un gradiente de temperatura, el calor se transmite de la región de mayortemperatura a la de menor temperatura. El calor transmitido por conducción por unidad de tiempo qk es proporcional al gradiente de temperatura dT/dx multiplicado por el área A a través del cual se transfiere es decir
T: temperatura ; x: dirección del flujo de calor
El flujo de calor depende de la conductividad térmica k que es la propiedad física del medio [W/m K], luego se tieneConvenios del signo
Fig. 4.13 Representación del convenio del signo
CONDUCCIÓN A TRAVÉS DE UNA PARED PLANA
El calor fluye en dirección perpendicular a la superficie. Si la conductividad térmica es uniforme, la integración de la ecuación queda como
Fig. 4.14 Sección transversal de una pared plana
CONDUCCIÓN A TRAVÉS DE PAREDES PLANAS EN SERIE
En estadoestacionario el flujo de calor a través de todas las secciones debe ser el mismo. Sin embargo, los gradientes son distintos
Fig. 4.15 Conducción unidimensional a través de paredes planas en serie
A partir de la ecuación 4.4 se tienen las siguientes relaciones
sustituyendo 4.5 y 4.6 en 4.4
luego el flujo de calor será
Para un conjunto de nparedes en perfecto contacto térmico, el flujo de calor es
ANALOGÍA ELÉCTRICA DE LA CONDUCCIÓN
Utiliza los conceptos desarrollados en la teoría de los circuitos eléctricos y con frecuencia se llama analogía entre el flujo de calor y la electricidad. La combinación L/kA equivale a una resistencia y la diferencia de temperatura es análoga a una diferencia de potencial. La ecuación puedeescribirse en una forma semejante a la ley de Ohm de la teoría de los circuitos eléctricos
en donde
El recíproco de la resistencia térmica se denomina conductancia térmica
Para tres secciones en serie
MATERIALES DISPUESTOS EN PARALELO
El análisis del circuito supone que el flujo es unidimensional
Fig. 4.16 Analogía eléctrica paraparedes en paralelo
Fig. 4.17 Resistencia equivalente
RESISTENCIA DE CONTACTO
Cuando superficies conductoras distintas se sitúan en contacto, aparece generalmente una resistencia térmica en la interfase de los sólidos. Esta resistencia, llamada resistencia de contacto, se desarrolla cuando los dos materiales no se ajustan exactamente y por ello entre ambos quedaatrapada una delgada capa de fluido. A través de los puntos de contacto del sólido, el calor se transmite por conducción mientras que a través del fluido de la interfase el calor se transmite por convección y radiación.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividad térmica de un material varía con la temperatura. Los gases tienen conductividad térmica mas baja que los líquidos. Los metales como el...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.