Laboratorio 1

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ
FACTULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA



TRANSFERENCIA DE CALOR
LABORATORIO #1
Conducción axial en una barra metálica y determinación de su conductividad térmica “k”

1-IE-143 / GRUPO B
JOSÉ CEDEÑO 8-879-2005
ORLANDO DOMÍNGUEZ PE-13-1204
JUAN CARLOS IBARRA 8-725-400
KIRVING CASTILLO 4-792-370


INSTRUCTOR: ARTURO AROSEMENA

MARTES 7 DE ABRILDE 2015

ABSTRACTO

En este laboratorio se estudiaran los conceptos básicos de conducción de calor; donde se analizará la conducción unidimensional de calor en sólidos en donde se tiene generación de calor durante el régimen estacionario. Y se calcularan a partir de los datos experimentales la conductividad térmica promedio de un material.
Como hablamos de conducción de calor es necesario saberque La conducción de calor o transmisión de calor por conducción es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está en contacto con el primero. La propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor esla conductividad térmica. La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.


















MARCO TEÓRICO

La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en donde la energía de las partículas más energéticas de una sustancia se transfiere hacia las adyacentes menos energéticas como resultadode interacciones entre esas partículas. La conducción se puede dar tanto en gases, líquidos como en sólidos. En el caso de estos últimos, la conducción es producto de las vibraciones moleculares y del transporte de energía por parte de los electrones libres. La rapidez o razón de conducción de calor a través de un medio va a depender de la configuración geométrica de este, su espesor, el materialdel que este hecho y la diferencia de temperatura a través del él. Esto es descrito por medio de la Ley de Fourier de la conducción de calor:

Aquí 𝑄̇ 𝑐𝑜𝑛𝑑, , representa la razón de conducción de calor a través del medio en la dirección 𝑛; 𝑘, la conductividad térmica del material, que es una medida de la capacidad de un material para conducir calor; 𝐴, el área de transferencia de calor; y 𝑑𝑇⁄𝑑𝑛,el gradiente de temperatura en la dirección 𝑛. El signo negativo garantiza que la transferencia de calor en la dirección 𝑛 positiva sea una cantidad positiva. En general, la conducción de calor es un fenómeno multidimensional y dependiendo de la configuración geométrica puede ser más factible el empleo de un determinado sistema de coordenadas (rectangulares, cilíndricas o esféricas). Acontinuación se presentará el balance de energía sobre un elemento diferencial rectangular, durante un intervalo de tiempo ∆𝑡:

Sí consideramos que la conducción de calor es despreciable en dos de las tres dimensiones y que el proceso se da de forma estacionaria la ecuación (2) podría re escribirse como:

El balance de energía anterior también se puede realizar sobre un elemento de volumen en coordenadascilíndricas o esféricas.





















PROCEDIMIENTOS

En este laboratorio el profesor nos explicó un poco sobre los aparatos que íbamos a utilizar a lo largo del semestre. Luego procedimos a ver cuál era la experiencia que teníamos que realizar y que aparato nos proporcionaría los datos.
Después de esto, el profesor nos explicó que los datos nos lo enviaría después, debido a que el tiempoen que demora en calibrarse la maquinar es muy largo y por eso no es posible observar todo el proceso.
Al tener los datos disponibles procedimos a resolver la guía de laboratorio.
RESULTADOS

1. Para una potencia de 10W se tienen las siguientes tablas:

Sección A:

Sensor
T(°C)
X(mm)
SW-1
(Vatímetro)
P=10.946W
-
ST-1

44.657
0
ST-2

43.501
10
ST-3

42.030
20
ST-4

42.077
30


Sección B:...