TRANSFERENCIA DE CALOR Y CÁLCULO DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (K)

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UNIDAD REGIONAL GUASAVE

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

INGENIERÍA AMBIENTAL

PRÁCTICA No.1

TRANSFERENCIA DE CALOR Y CÁLCULO DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (K)

ASIGNATURA: FENÓMENOS DE TRANSPORTE

MAESTRO: DR. DULCELINA COTA MONTES

ALUMNOS:

JESÚS ALAN FABELA CASTRO                           1630015

 KARINA LIZBETH RUÍZ ESCÁRREGA               1630081

CINDY ABIGAIL QUINTERO GONZÁLEZ         1630123

JESÚS AGUILAR ZAVALA                                1630

GUASAVE, SINALOA, 2019.

Resumen.

Se realizó una práctica la cual consistió en determinar la transferencia de calor y el cálculo de la conductividad térmica (k), basado en la metodología asignada por la Dra. Dulcelina Cota Montes en la Universidad Autónoma de Occidente, unidad regional Guasave. Se determinó la transferencia de calor en 2 materiales los cuales fueron acero inoxidable y plata industrial, siendo el acero inoxidable el mayor conductor de transferencia de calor.  Se recomienda realizar el experimento aplicado en otro tipo de materiales para poder llevar a cabo dicha transferencia de calor.

Índice

Pagina

Introducción

Marco teórico

Metodología experimental

Resultados experimentales y discusión

Conclusiones y recomendaciones

Nomenclatura

Bibliografía

Índice de cuadros

Índice de figuras

Introducción.

En el presente reporte de práctica se mostrará un experimento el cual determinó la constante de conductividad térmica ‘’K’’ mediante la ley de Furrier.

Este experimento consistió en calentar una varilla metálica para así poder determinar la transferencia de calor que se dio en la varilla en un determinado tiempo y por lo tanto poder conocer la constante de conductividad térmica.

Marco teórico

Conducción térmica

¨ Es la transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia a las adyacentes menos energéticas, como resultado de la interacción entre partículas¨ (Çengel, Y. A., & Boles, M. A. ,2012).

¨Analizando la primera ley de la termodinámica, considerando que el sistema no realiza trabajo y que no existe un cambio de fase, se obtiene la siguiente ecuación para el calor perdido o ganado por los componentes del sistema:

Q=ΔU =mcprom (ΔT)  (J)    Ec. 1  cambio de energía del sistema.

Donde ΔU es el cambio de energía en el sistema, m la masa, Cprom es el calor específico promedio del material y ΔT es la diferencia de temperatura. La ciencia que trata de la determinación de las razones de esa transferencia es la transferencia de calor¨ (Çengel Y.A.,& Afshin J. G., 2011).

¨El calor es la forma de la energía que se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia en la temperatura. La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo se llama razón de transferencia de calor y se denota por . El punto arriba representa la derivada respecto al tiempo (por unidad de tiempo). La velocidad de transferencia de calor,  , tiene la unidad J/s(Joule sobre segundo), lo cual es equivalente a W (watts). Cuando se cuenta con la razón de transferencia de calor, , entonces se puede determinar la cantidad total de transferencia de calor Q durante un intervalo de tiempo  Δt.  siempre que se conozca la variación de Q · con el tiempo. Para el caso especial de  = constante, la ecuación anterior se reduce a:[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

Q =  . Δt   (J)     Ec. 2[pic 6]

Normalmente la razón de transferencia del calor durante un proceso cambia

con el tiempo. Sin embargo, se puede determinar la razón promedio de transferencia del calor al dividir la cantidad total de esta transferencia entre el intervalo de tiempo. Por lo tanto,

 =       (J/s) Ec. 3 razón promedio de transferencia del calor[pic 7][pic 8]

Transferencia de calor por conducción

“La experiencia ha demostrado que cuando existe un gradiente de temperatura en un cuerpo, hay una transferencia de energía de la región de alta temperatura a la de baja temperatura. Decimos que la energía es transferida por conducción y que la rapidez de transferencia de energía por unidad de área es proporcional al gradiente normal de temperatura”:

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Ecuación ley de conducción de calor de Fourier #

en donde q es la rapidez de transferencia de calor y dT/dx es el gradiente de temperatura en la dirección del flujo de calor, A es el área. A la constante positiva k se le llama la conductividad térmica del material, y el signo menos se inserta para que se satisfaga el segundo principio de la termodinámica, es decir, el calor deberá fluir hacia abajo en la escala de temperatura (Holman, J. P. ,1999).

“Es importante tomar en cuenta que la eficiencia de la conducción no es la misma en todas las circunstancias, depende de diferentes factores, por ejemplo: La diferencia de temperatura. La energía que transfiere de una partícula al chocar con otra es mayor cuanto más rápido se mueve, si dos sistemas tienen temperaturas muy diferentes, la energía se transferirá muy rápido entre ellos, pues cada choque supondrá una transmisión de energía muy grande. En cambio, si los dos sistemas tienen temperaturas muy parecidas, cada partícula proporcionará la misma energía en cada choque de la que recibe, con lo que el cambio neto será lento. Otro factor es el tamaño de la superficie de contacto. Considerando que el calor se transfiere al chocar las partículas, mientas más partículas choquen, más rápido se producirá la transferencia de energía.

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