Tranferencia de calor

Introducción
Sin duda dentro de la transferencia de calor de un cuerpo a otro, las 3 formas en la que se desarrolla esta transferencia son relevantes, por lo que el entenderlas y aplicarlas será algo que será abordado durante todo el curso. Como consecuencia de esto el estudio de la conducción, es trascendental. Este fenómeno consiste básicamente en la propagación de calor entre dos cuerpos opartes de un mismo cuerpo a diferente temperatura debido a la agitación térmica de las moléculas, no existiendo un desplazamiento real de estas. Por ejemplo, si una persona sostiene uno de los extremos de una barra metálica, y pone en contacto el otro extremo con la llama de una vela, de forma que aumente su temperatura, el calor se trasmitirá hasta el extremo más frío por conducción.
Para medirla capacidad de la conducción térmica, hay una propiedad física que poseen los materiales denominada conductividad térmica que muestra la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto. Por consiguiente para este tema hay que considerar la Ley de Fourier que establece que el flujo detransferencia de calor por conducción en un medio isótropo es proporcional y de sentido contrario al gradiente de temperatura en esa dirección.
Objetivos
Objetivo General: Comprender y aplicar la relación de conducción de Fourier.
Objetivos Específicos:
Determinar la conductividad térmica (k) de un material predeterminado.
Analizar la dependencia y variación de la conductividad con respecto a latemperatura.

Hipótesis
Al aplicar más voltaje la transferencia de calor deberá aumentar, debido que existirá más energía pasando por el material, por lo tanto las moléculas tienden a tener un mayor movimiento debido que chocan más y de este modo aumenta el calor que existe en el material.
Dependiendo de la temperatura la conductividad térmica podría variar, volviéndose directa oindirectamente proporcional a la temperatura generada por la transferencia de energía a través del material utilizado.

Fundamentos
Calor
Es la forma de la energía que se puede transferir de un sistema a otro sin transferencia de masa, como resultado de la diferencia de temperatura.
La Transferencia de calor es la ciencia que trata de la determinación de las razones de esta transferencia. El calor sepuede transferir mediante conducción, convección o radiación.
Conducción del Calor
Es un proceso basado en el contacto directo entre los cuerpos sin intercambio de materia. El calor fluye desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura.
La Ley de Fourier fija cuantitativamente la relación entre el flujo y las variaciones espacial y temporal de la temperatura:

Donde es el flujo decalor, es el gradiente de temperatura en la dirección del flujo de calor y k es la conductividad térmica del material. El signo negativo permite satisfacer el segundo principio de la termodinámica: el calor debe fluir hacia las temperaturas decrecientes.





Diagrama que muestra la dirección del flujo de calor.

En promedio, la Ley de Fourier se puede escribir como:


Esta relaciónconsidera un flujo calórico unidimensional que avanza a través de una placa desde la pared con mayor temperatura (TH) hacia la de menor temperatura (TL), como se muestra en la figura, donde corresponde al espesor de la placa.
Conductividad Térmica
Corresponde a una propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor. Depende de la estructura microscópica de lamateria. Es elevada en metales, baja en polímeros y muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, que se denominan aislantes térmicos. En el SI se mide en .
Resistividad Térmica
Es la propiedad inversa a la conductividad térmica. Corresponde a la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. En el SI se mide en .












Descripción de la...