transferencia de calor

MECANISMOS DE
TRANSMISIÓN DE CALOR
(Parte 1: conceptos básicos,
conducción y convección)
26 /9/2011

1

Emisión térmica

Convección forzada

Ef. Joule:

¿Por qué el estudio de transmisión de calor?
2

Radiación solar
Emisión IR

Efecto cubierta
de vidrio

Conducción de
calor en líquido

Absorción en
Superficie negra

Pérdidas por el fondo
3

INTERCAMBIADORES DECALOR
Ej. Suelo radiante

4

INTERCAMBIADORES DE CALOR: Ej. Acumulador de colectores,

Dos fluidos a diferente temperatura, circulando por el depósito y el conjunto de 
tubos en U, intercambian energía calorífica
Entrada al sistema 
contenedor

Desviador 
de flujo

Contenedor

Manojo de tubos en U

Desviador 
de flujo

Entrada del sistema contenedor

Salida del sistema de tubos

Entrada a sistema 
de tubos

5

¿Qué es el efecto invernadero?

Pasa de la luz visible

Bloqueo de la emisión IR
Bloqueo
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¿Qué hace que una vivienda o edificio sea 
energéticamente eficiente 
Efecto viento

Aislamiento lateral

Captación 
radiación

Muro y suelo acumulador

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CONCEPTOS GENERALES

● Equilibrio térmico de un sistema: el valor de la temperatura es el mismo en cualquier región 
macroscópica del mismo

Q
Q
W

● Sistemas en equilibrio térmico
Dos sistemas A y B están en equilibrio térmico cuando su 
temperatura es la misma

● Intercambio de energía: 
1º Principio de la termodinámica

dE  Q  W

( Sist . cerrado )
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CALOR
Definición: Energía en tránsito que aparece como consecuencia de un desequilibrio térmico entre partes de un sistema o entre un sistema y sus 
alrededores

Alta temperatura

Baja temperatura

Flujo calor

Equilibrio térmico

Flujo neto cero

El calor se propaga espontáneamente desde altas hacia bajas 
temperaturas, hasta que los sistemas adquieren la misma temperatura
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Efectos del calor en los sistemas termodinámicos:
1)

Cambio de volumen (Dilatación térmica)(Congelación agua en colectores y rotura)
T1

T1>T2

T2

2) Cambio en la temperatura 
Calor sensible (calores específicos)

3) Cambio de fase  Calor latente (calor latente)
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1) CALOR SENSIBLE – CAMBIA LA TEMPERATURA DEL SISTEMA

• Calores específicos:

1 Q
cx 
m dT

1 Q
1 dU
cv 

m dT v m dT
x

1 Q
cp 
m dT

• Capacidad calorífica:

cx  f ( T )

pGases:

c p  cv  R

Sólidos y líquidos:

1 dH

m dT

C x  mcx

c p  cv  c

INERCIA TÉRMICA??
Tf

Qx   mcx dT  mcx T f  T0 
To

Capacidad calorífica del agua: regulador de clima, control heladas invernaderos

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2) CALOR DE CAMBIO DE FASE 
• Calor latente o entalpía de cambio de fase:

L fase 

Q
dm


fase

dH fase
dm

mf

Q fase 

Lfase

dm  L fase  m f  m0 

mo

Q fase  L fase m f  m0 
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H>0

GAS

Vaporización
Vaporización

HT2

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Barra aislada lateralmente

x

x
En el caso general hay un 
suministro de energía que 
se convierte en calor

Aplicando Primer principio 
al elemento oscuro

x+ x

x=L

E
q x  q x  x  W 
t




q
qx

ECUACIÓN DE TRANSMISIÓN DE CALOR 
POR CONDUCCIÓN

qx+ x

(1)



W

Trabajo o calor suministrado por 
unidad de tiempo 

1.‐ Variación temporal de la energía interna E (régimen no estacionario) 

E  m u  V ol .  u    A  x  u
du  cdT

E
T
 cAx
t
t

E     energía interna total; 
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u     energía interna específica (por unidad de masa)

2.‐ El trabajo aplicadopor unidad de tiempo se convierte en calor 





W  Q





 W   A  x  q



Siendo                el calor suministrado por unidad de masa 
q

3.‐ Flujo de calor entrante. Por la ley de Fourier (experimental)

 W
 q   kg


T
q x   kA
x

k  conductividad termica

W 
k  

 m.K 

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4.‐ Flujo saliente

 T   T  
q x
q x  x...