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Laboratorio De Transferencia De Calor


Enviado por   •  18 de Noviembre de 2013  •  684 Palabras (3 Páginas)  •  760 Visitas

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UANL

FIME

Práctica 2

Conductividad térmica de un metal

M.C. Diana Cobos Zaleta

Angel Aryok Naranjo Rodríguez

1575415

martes

M4

27 de agosto del 2013

1. Objetivo

Determinar el valor de la conductividad térmica de un material matálico,

aplicando la ley de conducción de Fourier.

2. Introducción

Existen tres mecanismos que rigen la transferencia de calor, en esta práctica

emplearemos el mecanismo de conducción que está regido por la ley de Fou-rier. Dicha ley emplea varios parámetros, uno de los cuales es la conductividad

térmica que es lo que se desea calcular en esta práctica.

3. Marco teórico

La ley de Fourier establece que el calor por unidad de área es directamente

proporcional al gradiente normal de temperatura figura 1.

Figura 1:Diagrama que representa la ley de fourier

Representando en forma vectorial la ley de Fourier:

q= kT (1)

1

En donde:

q=vector del flujo de calor.

k= constante de proporcionalidad, llamada conductividad térmica.

T= gradiente del campo de temperatura en el interior del material.

De forma integral, el calor que atraviesa una superficie x por unidad de

tiempo viene dado por la expresión:

qdx=kAdT (2)

q

Z

L

0

dx=kA

Z

T2

T1

dT (3)

Integrando la ecuación

q(L 0) =kA(T2 T1) (4)

q=

kA(T2 T1)

L

(5)

El calor viene dado por:

q=

kA(T1 T2)

L

(6)

En donde:

A= área perpenticular al flujo de calor (m

2

)

T1-T2= diferencial de potencial térmico (k)

L= espesor del cuerpo (m)

La conductividad térmica es una propiedad física del medio que representa

la mayor o menor facilidad que posee para transmitir calor por conducción.

El valor de la conductividad varía en funcion de la temperatura a la que se

encuentra la sustancia, por lo que suelen hacerse las mediciones a 300 K con el

objeto de poder comparar unos elementos con otros.

Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los

gases y en materiales iónicos y covalentes, siendo muy baja en algunos materiales

especiales como la fibra de vidrio, se consideran aisslantes las que tienen una

conductividad inferior a 0’06 W/mK.

El aire no es un buen conductor. por ello, los sistemas de calefaccipón domés-ticos o industriales se basan fundamentalmente en la radiación o la convección.

Sin embargo, el aire es un buen aislante y por ello es preferible poner en una

ventana dos vidrios separados por una capa de aire, que un vidrio de mayor

grosor.

2

En la práctica, la mayoria de los materiales utilizados en construcción o como

aislantes no pueden considerarse como homogéneos, debido a que pueden estar

constituidos por diferentes materiales, o que tengan una estructura porosa. En

estos casos, el valor dekserá el de una conductividad térmica .

a

parente"que ya

tiene en cuenta la inhomogeneidad del material, y que puede ser diferente de la

conductividad del principal componente de dicho material.

En 1882, aparece la ley de transmisión de calor que expresa que el flujo de

calor entre dos cuerpos es directamente proporcional a la diferencia de tempe-ratura entre ambos, y solo puede ir en un sentido:

El calor solo puede fluir del cuerpo más caliente hacia el más frío.

4. Práctica

Es posible determinar la conductividad en estado estable en base a la ley de

fourier:

_

Q=

Q

t

=kA

...

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