transferencia de calor

Conducci￳n del Calor
La conducci￳n es la transferencia de calor, por medio de la excitaci￳n molecular en el interior del material, sin ningn tipo de movimiento entre los objetos. Si un extremo de una barra de metal est￡ a una temperatura m￡s alta, entonces se transferir￡ energ￭a hacia el extremo m￡s fr￭o, debido a las colisiones de part￭culas de alta velocidad con las m￡s lentas, produci￩ndoseuna transferencia neta de energ￭a hacia estas ltimas. En una transferencia entre dos superficies planas, como la p￩rdida de calor a trav￩s de las paredes de una casa, la tasa de transferencia de calor por conducci￳n es:
Q/t=(kA(T_caliente-T_frio))/d
Q/t= calor transferido en el tiempo
K= conductividad termica
T= temperatura
d= espesor de la barrera
Conductividad T￩rmica
La transferenciade calor por conducci￳n, consiste en la transferencia de energ￭a dentro de un material, sin ningn tipo de movimiento del material en su conjunto. La tasa de transferencia de calor depende del gradiente de temperatura y la conductividad t￩rmica del material. La conductividad t￩rmica es un concepto bastante sencillo cuando se est￡ estudiando la p￩rdida de calor a trav￩s de las paredes de una casa, yse pueden encontrar tablas que caracterizan a los materiales de construcci￳n, y que nos permiten hacer c￡lculos razonables
Las preguntas m￡s fundamentales surgen, cuando se examinan las razones sobre las amplias variaciones en la conductividad t￩rmica. Los gases transfieren el calor por las colisiones directas entre las mol￩culas, y como era de esperar, su conductividad t￩rmica es baja encomparaci￳n con la mayor￭a de los s￳lidos, ya que estos constituyen un medio diluido. Los s￳lidos no met￡licos transfieren el calor por vibraciones reticulares, de modo que no hay movimiento neto del medio cuando la energ￭a se propaga a su trav￩s. Esa transferencia de calor a menudo se describe en t￩rminos de "fonones" -los cuantos de vibraciones de la red-. Los metales son mucho mejores conductorest￩rmicos que los no metales, porque los mismos electrones m￳viles que participan en la conducci￳n el￩ctrica, tambi￩n participan en la transferencia de calor.
Conceptualmente, la conductividad t￩rmica se puede establecer como una propiedad dependiente del medio, que relaciona la velocidad de p￩rdida de calor por unidad de ￡rea, con la velocidad de cambio de la temperatura.
En un gas ideal, lavelocidad de transferencia de calor es proporcional a la velocidad molecular media, el camino libre medio y la capacidad calor￭fica molar del gas.
En los s￳lidos no met￡licos, la transferencia de calor se estima que se realiza a trav￩s de las vibraciones de la red cristalina del s￳lido. En esta transferencia, los ￡tomos de una parte del s￳lido que est￡n vibrando mas en￩rgicamente, transfiere esa energ￭ahacia los ￡tomos vecinos menos energ￩ticos. Esto se puede mejorar por el movimiento cooperativo en forma de propagaci￳n de ondas de la red at￳mica, que son cuantiadas como fonones. En la pr￡ctica hay tanta variedad en los s￳lidos no met￡licos que cuando hacemos c￡lculos ordinarios, caracterizamos a las sustancias por la medida de la conductividad t￩rmica.
La conductividad t￩rmica de los metales,es bastante alta y aquellos metales que son los mejores conductores el￩ctricos son tambi￩n, los mejores conductores t￩rmicos. A una determinada temperatura, las conductividades t￩rmicas y el￩ctricas de los metales son proporcionales, pero aumentando la temperatura, aumenta la conductividad t￩rmica mientras disminuye la conductividad el￩ctrica. Este comportamiento est￡ cuantificado en la ley deWiedemann-Franz.

Donde la constante de proporcionalidad L, se llama nmero de Lorenz. Cualitativamente, esta relaci￳n est￡ basada en el hecho de que tanto en el transporte calor￭fico como el el￩ctrico, est￡n implicados los electrones libres del metal. La conductividad t￩rmica aumenta con la velocidad media de las part￭culas porque estas aumentan el transporte de energ￭a. Sin embargo, la...