Practica

LABORATORIO DE FENOMENOS DE TRASNPORTE
PRACTICA DE CALORIMETRIA
CONDUCCION DE CALOR EN UNA
BARRA CILINDRICA CON PERDIDAS DE CALOR
ELABORADO POR:
DR. MANUEL DE JESUS MACIAS HERNANDEZ
DR. SALVADOR ALFARO HERNANDEZ
ING. FRANCISCO RAUL SAUCEDO JIMENEZ
MEXICO, D.F. ENERO 2010
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
PRACTICA DECALORIMETRÍA
Objetivo General
Al término de la práctica, el alumno será capaz de identificar y medir la trasferencia de
calor, a través de un cuerpo sólido.
Objetivos Específicos
1. El alumno realizará, el balance de calor total a través de una varilla sólida de
bronce
2. El alumno, determinará la cantidad de calor que se transfiere a través del cuerpo
sólido aplicando la ley de Fourier
3. Elalumno determinará la cantidad de calor perdido hacia los alrededores,
mediante el cálculo del coeficiente de transmisión de calor
4. El alumno identificara, cuando se alcanza el estado estacionario de transferencia
de calor, mediante un perfil de temperaturas
ANTECEDENTES
TRANSPORTE MOLECULAR DE LA ENERGIA
La ciencia de la termodinámica trata de las transiciones cuantitativas y reacomodos deEnergía como Calor en los cuerpos de Materia. La Ciencia de la Transferencia de
Calor esta relacionada con la razón de intercambio de Calor entre cuerpos calientes y
fríos llamados Fuente y Recibidor. Cuando se vaporiza una libra de agua ò se
condensa una libra de vapor, el cambio de Energía en los dos procesos es idéntico. La
velocidad a la que cualquiera de estos procesos puede hacerseprogresar con una
fuente ò recibidor independiente es, sin embargo, inherentemente muy diferente.
Generalmente, la Vaporización es un fenómeno mucho más rápido que la
Condensación.
El estudio de la Transferencia de Calor se facilitará grandemente mediante una
cabal comprensión de la naturaleza del Calor. Sin embargo, esta es una ventaja que
no esta fácilmente disponible para estudiantes deTransporte de Energía ò
Termodinámica, ya que se han descubierto muchas manifestaciones del Calor, lo que
ha impedido que una teoría simple las cubra a todas ellas. Para propósitos de
Ingeniería es necesario comenzar el estudio con información básica acerca de los
Fenómenos de Transporte.
Las fases de una sustancia simple, sólida, líquida y gaseosa, están asociados
con su contenido de Energía. Enla fase sólida las moléculas ò átomos están muy
cercanos, dando esto rigidez. En la fase líquida existe suficiente Energía Térmica para
extender la distancia de las moléculas adyacentes, de manera que se pierde la rigidez.
En la fase gaseosa, la presencia de Energía Térmica adicional resulta en una
separación relativamente completa de los átomos ò moléculas, de manera que pueden
permanecer encualquier lugar de un espacio cerrado. También se ha establecido que,
dondequiera que ocurra un cambio de fase fuera de la región crítica, se involucra una
gran cantidad de Energía en esa transición.
Para una misma sustancia en sus diferentes fases, sus varias propiedades
Térmicas tienen diferente orden de Magnitud. Por ejemplo, el Calor Específico por
unidad de Masa es muy bajo para lossólidos, alto para los líquidos, y usualmente, de
valores intermedios para los gases. Asimismo, en cualquier cuerpo que absorba ò
pierda Calor, deben guardarse especiales consideraciones respecto a si el cambio es
de Calor latente, o Sensible, o de Ambos. Más aún, se conoce que también una fuente
caliente es capaz de grandes excitaciones subatómicas, a tal grado que emite Energía
sin ningúncontacto directo con el recibidor, y este es el principio fundamental de la
Radiación. Cada tipo de intercambio exhibe sus propias peculiaridades.
Mecanismos de la transferencia de Calor.- Hay tres formas diferentes en las que
el Calor puede pasar de la fuente al recibidor, aun cuando muchas de las aplicaciones
en la Ingeniería son combinaciones de dos ó tres, como en el caso de los fenómenos
de...