Lab transferencia de calor. Informe de Laboratorio
Enviado por Víctor Barrios Ceriche • 7 de Mayo de 2019 • Informes • 2.018 Palabras (9 Páginas) • 344 Visitas
[pic 2] `- | Transferencia de Calor Departamento De Ingeniería Mecánica Universidad De La Serena, Chile | [pic 3] |
Informe de Laboratorio CONDUCCIÓN: COEFICIENTE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA | ||
Pía Urrea Olmedo, Víctor Barrios Ceriche, Matías Espinoza Peña Estudiantes, Ingeniería Civil Mecánica, Universidad De La Serena, Chile Profesor: Jose Saguas Bravo | ||
Información del articulo | ||
Palabras Clave | Resumen Este informe se enfoca en la transferencia de calor por medio de conducción, los conceptos básicos de esta, propiedades que posee para su manifestación y la ley que rige esta forma de transferencia, todo esto con el objetivo de obtener el coeficiente de conductividad térmica de un determinado material, a través de una serie de cálculos basados en datos obtenidos de forma experimental en el laboratorio de termo-fluidos de la Universidad de La Serena Abstract This report focuses on the transfer of heat through conduction, the basic concepts of this, properties that have for its manifestation and the law that governs this form of transfer, all this with the aim of obtaining the coefficient of thermal conductivity of a determined material, through a series of calculations based on data obtained experimentally in the thermo-fluid laboratory of the University of La Serena | |
Calor, Transferencia de calor, conducción, coeficiente de conductividad, Ley de Fourier. | ||
Keywords Heat, Heat transfer, Conduction, thermal conductivity, Fourier's law. | ||
Universidad De La Serena Benavente N° 980 La Serena, Chile 1720170 | ||
- INTRODUCCIÒN
En física, la transferencia de energía entre un sistema y otro, o en un mismo sistema, puede manifestarse de tres formas distintas: calor, trabajo y/o transferencia de masa, en el caso de esta última en sistemas abiertos.
Generalmente, el calor es la forma de transferencia más “conocida” por su amplio uso de la sensación durante la historia humana y por su directa relación con los procesos biológicos que vivimos durante día y noche. Sin embargo, la mayoría de las veces el uso del concepto está mal utilizado y es poco lo que se sabe con respecto a lo que se piensa normalmente.
La transferencia de energía como calor, puede ocurrir por tres formas distintas: conducción, convección y radiación. Siendo esencial para que ocurran estas una diferencia de temperatura en el sistema. En el caso de la conducción, además, debe existir un contacto directo entre las partículas de los materiales que, junto con las propiedades de los estos, permitirá que la transmisión sea más rápida o lenta.
En el siguiente informe se tratará un método para la obtención de una propiedad térmica de un determinado material basados en las leyes de transferencia de calor por conducción.
- CONCEPTOS TEORICOS
Calor: Forma de energía que se transfiere entre dos sistemas (o entre un sistema y el exterior) debido a una diferencia de temperatura.
Transferencia de Calor: Área de la ingeniería que estudia los diferentes mecanismos de transferencia de calor.
Conducción: Transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de la interacción entre ellas. La rapidez de la conducción de calor a través de un medio depende de la configuración geométrica de éste, su espesor y el material de que esté hecho, así como de la diferencia de temperatura a través de él.
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En donde la constante de proporcionalidad K es la conductividad térmica del material, que es una medida de la capacidad de un material para conducir el calor.
Temperatura: es una magnitud que mide el nivel térmico o el calor que un cuerpo posee. Toda sustancia en determinado estado de agregación (sólido, líquido o gas), está constituida por moléculas que se encuentran en un continuo movimiento. La suma de las energías de todas las moléculas del cuerpo se conoce como energía térmica; y la temperatura es la medida de esa energía promedio.
Termocupla: Sensores de temperatura eléctricos más utilizados en la industria. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto material unidos en un extremo, al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño, del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura. Este sería un esquema de ejemplo de una termocupla cualquiera.[pic 5]
Proceso Adiabático: Un proceso adiabático es un proceso termodinámico en el que el sistema no intercambia calor con su entorno (Q=0). Un proceso adiabático puede ser además isentrópico, que significa que el proceso puede ser reversible.
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Sistema Permanente: Después de un tiempo suficiente desde el cambio de condiciones de borde, se alcanza un "régimen permanente", en que la temperatura ya no varía en el tiempo. Esta condición se expresa:
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Medio Isotrópico: si sus propiedades físicas son invariantes en relación con una dirección particular, y, por lo tanto, si ninguna de ellas posee dependencia direccional, entonces hablamos de un medio isotrópico, es decir, se mantienen las mismas propiedades en todo el material.
Ley de Fourier de la Conducción de Calor: establece que el flujo de calor a través de una superficie, un área es proporcional a la diferencia de temperatura entre los distintos puntos del cuerpo (gradiente térmico).
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Para que la Ley de Fourier sea aplicable deben cumplirse tres condiciones importantes:
- Sistema Isótropo.
- Gradiente de temperatura pequeño.
- No existe convección natural ni radiación
- ANTECEDENTES
Antes de entrar en la descripción del laboratorio, es necesario mencionar ciertos conceptos que se poseían en la antigüedad para referirse a la transmisión de energía a través de calor.
Hasta principios del siglo XIX, el efecto del calor sobre la temperatura de un cuerpo se explicaba postulando la existencia de una sustancia o forma de materia invisible, denominada calórico. Según la teoría del calórico, un cuerpo de temperatura alta contiene más calórico que otro de temperatura baja; el primero cede parte del calórico al segundo al ponerse en contacto ambos cuerpos, con lo que aumenta la temperatura de dicho cuerpo y disminuye la suya propia. Aunque la teoría del calórico explicaba algunos fenómenos de la transferencia de calor, las pruebas experimentales presentadas por el físico británico Benjamín Thompson en 1798 y por el químico británico Humphry Davy en 1799 sugerían que el calor, igual que el trabajo, corresponde a energía en tránsito (proceso de intercambio de energía). Entre 1840 y 1849, el físico británico James Prescott Joule, en una serie de experimentos muy precisos, demostró de forma concluyente que el calor es una transferencia de energía y que puede causar los mismos cambios en un cuerpo que el trabajo.[pic 9][pic 10][pic 11]
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