Mecanismos De Transferencia De Calor
Enviado por sujey_ada • 15 de Marzo de 2012 • 1.410 Palabras (6 Páginas) • 2.102 Visitas
MECANISMOS DE TRASNFERENCIA DE CALOR
La transferencia de calor, es el modo microscópico de trabajo, donde la energía es transferida a través de la frontera de un sistema debida a una diferencia de temperatura; siendo la temperatura una propiedad macroscópica, que nos permite relacionar la transferencia de energía a nivel molecular. Debemos ante nada considerar un concepto básico: una transferencia positiva de calor agrega energía a un sistema. Un trabajo positivo extrae energía de un sistema. Existen tres mecanismos diferentes por los cuales ocurre la transferencia de calor:
Conducción, en donde el calor pasa a través de la sustancia misma del
Cuerpo
Convección, en el cual el calor es transferido por el movimiento relativo departes del cuerpo calentado
Radiación, mecanismo por el que el calor se transfiere directamente entre partes distantes del cuerpo por radiación electromagnética
CONDUCCION
La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas, produciéndose un flujo de calor desde las temperaturas más altas a las más bajas. Los mejores conductores de calor son los metales. El aire es un mal conductor del calor. Los objetos malos conductores como el aire o plásticos se llaman aislantes. La conducción de calor sólo ocurre si hay diferencias de temperatura entre dos partes del medio conductor. Para un volumen de espesor Δx, con área de sección transversal A y cuyas caras opuestas se encuentran a diferentes T1 y T2, con T2 > T1, como se muestra en al figura 14.2, se encuentra que el calor ΔQ transferido en un tiempo Δt fluye del extremo caliente al frío. Si se llama H (en Watts) al calor transferido por unidad de tiempo, la rapidez de transferencia de calor H = ΔQ/Δt, está dada por la ley de la conducción de calor de Fourier.
H= dQ/dt=-KT dT/dx
donde k (en W/mK) se llama conductividad térmica del material, magnitud que representa la capacidad con la cual la sustancia conduce calor y produce la consiguiente variación de temperatura; y dT/dx es el gradiente de temperatura.
El signo menos indica que la conducción de calor es en la dirección decreciente de la temperatura. En la tabla 14.1 se listan valores de conductividades térmicas para algunos materiales, los altos valores de conductividad de los metales indican que son los mejores conductores del calor.
Algunos valores para las conductividades térmicas
Metales, a 25ºC Gases, a 20ºC Otros materiales
Sustancia k (W/mK) Sustancia k (W/mK) Sustancia k (W/mK)
Aluminio 238 Aire 0.0234 Asbesto 0.08
Cobre 397 Helio 0.138 Concreto 0.8
Oro 314 Hidrógeno 0.172 Diamante 2300
Hierro 79.5 Nitrógeno 0.0234 Vidrio 0.84
Plomo 34.7 Oxígeno 0.0238 Hule 0.2
Plata 427 Madera 0.08 a 0.16
Latón 110
Corcho
0.42
Tejido humano 0.2
CONVECCION
La convección es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo por las diferencias de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lugar a otro, por ejemplo el aire con un ventilador o el agua con una bomba. Sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio.
En la naturaleza, la mayor parte del calor ganado por la atmósfera por conducción y radiación cerca de la superficie, es transportado a otras capas o niveles de la atmósfera por convección.
Un modelo de transferencia de calor H por convección, llamado ley de enfriamiento de Newton, es el siguiente:
H=h A (T_A- T)
donde h se llama coeficiente de convección, en W/(m2K), A es la superficie que entrega calor con una temperatura TA al fluido adyacente, que se encuentra a una temperatura T. La tabla se lista algunos valores aproximados de coeficiente de convección h. El flujo de calor por convección es positivo (H > 0) si el calor se transfiere desde la superficie de área A al fluido (TA > T) y negativo si el calor se transfiere desde el fluido hacia la superficie (TA < T).
El flujo de calor por convección es positivo (H > 0) si el calor se transfiere desde la superficie de área A al fluido (TA > T) y negativo si el calor se transfiere desde el fluido hacia la superficie (TA < T).
Valores típicos
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