Mecanismos Basicos de la Transferencia de Calor

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE COATZACOALCOS

Integrantes
Luis Ángel Morales Gonzalez
Hidalgo Cruz Marco Antonio
Milton Pérez Córdova

Carrera: Ingeniería Mecánica
Semestre: 6-B

Materia: Transferencia de Calor
Docente: Ing. Victor Cruz Martinez

UNIDAD I
MECANISMOS BASICOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR

INTRODUCCION
Calor y temperatura son conceptos que en el lenguajecotidiano se confunden,
pero son diferentes. Por ejemplo la frase “uuuufff, que hace calor” es una
expresión común para referirnos al concepto de temperatura, a pesar de que
mencionamos la palabra calor.
La temperatura es una magnitud física que se refiere a la sensación de frío o
caliente al tocar alguna sustancia. En cambio el calor es una transferencia de
energía de una parte a otra de uncuerpo, o entre diferentes cuerpos, producida
por una diferencia de temperatura. El calor es energía en tránsito; siempre fluye de
una zona de mayor temperatura a otra de menor temperatura, con lo que eleva la
temperatura de la zona más fría y reduce la de la zona más cálida, siempre que el
volumen de los cuerpos se mantenga constante. La energía no fluye desde un
objeto de temperatura baja a otrode temperatura alta si no se realiza trabajo. La
materia está formada por átomos o moléculas que están en constante movimiento,
por lo tanto tienen energía de posición o potencial y energía de movimiento o
cinética. Los continuos choques entre los átomos o moléculas transforman parte
de la energía cinética en calor, cambiando la temperatura del cuerpo.
Siempre que existe un gradiente detemperaturas en un sistema o siempre que
dos cuerpos con diferentes temperaturas se ponen en contacto, se transfiere
energía. Este proceso se conoce como transferencia de calor.
Desde el punto de vista de la Ingeniería, el problema es determinar, dada una
diferencia de temperatura, cuánto calor se transfiere. En ese sentido, se
reconocen tres modos distintos de transferencia de calor: conducción,convección
y radiación.
En los tres procesos la temperatura del sistema es una variable que depende tanto
de la posición como del tiempo T(r,t) y por lo tanto un análisis matemático de esos
procesos involucra ecuaciones diferenciales de varias variables.

CONDUCCION
La transmisión de calor por conducción puede realizarse en cualquiera de los tres
estados de la materia: sólido líquido ygaseoso.
La conducción es básicamente un mecanismo de cesión de energía entre
partículas contiguas. La energía de las moléculas aumenta al elevarse la
temperatura. Esta energía puede pasar de una molécula a otra contigua y de esta
a la siguiente y así sucesivamente ya sea por choque entre partículas, en los
fluidos o por vibraciones reticulares en los sólidos.
La conducción en los sólidosgoza pues de un soporte material, que son las
moléculas del propio cuerpo, las cuales vibran en posiciones fijas sin desplazarse,
por lo tanto la transferencia de energía por conducción, macroscópicamente no
involucra transporte de materia. El razonamiento es válido tanto para la
transferencia de energía dentro de un sólido, como para sólidos en contacto.
En los fluidos, la conducción se explicagracias al intercambio de energía cinética
de sus moléculas, que se produce como consecuencia de choques entre las
mismas. La transmisión de calor por conducción en los fluidos se produce
fundamentalmente en lo que definiremos como la capa límite y tiene poca
importancia en el resto de la masa.
Es posible cuantificar los procesos de transferencia de calor en término de
ecuaciones o modelosapropiados. Estas ecuaciones o modelos sirven para
calcular la cantidad de energía que se transfiere por unidad de tiempo. Para la
conducción de calor, la ecuación o modelo se conoce como Ley de Fourier.

Para la pared plana que se muestra en la figura, la
cual tiene una distribución de temperaturas T (x) la
ecuación o modelo unidimensional se expresa
como:

El flujo de calor o...