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TRANSFERENCIA DE CALOR

La transferencia de energía siempre se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el de la temperatura más baja y esa transferencia se detiene cuando ambos alcanzan la misma temperatura.

Calor: es la forma de energía que se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia en la temperatura.

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

El calor se puede transferir en tres modos diferentes: conducción, es la transferencia de energía de las partículas más energéticas hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de interacciones entre esas partículas. La conducción puede tener lugar en los sólidos, líquidos y gases. En los gases y líquidos la conducción se debe a la colisión y a la difusión de las moléculas durante su movimiento aleatorio. En los sólidos se debe a la combinación de vibraciones de las moléculas en una retícula y al transporte de energía por parte de los electrones libres.

La velocidad de conducción de calor a través de un medio, depende de la configuración geométrica de este, su espesor y el material del que está hecho, así como la diferencia de la temperatura a través de él. Se sabe que al envolver un tanque de agua caliente con fibra de vidrio (un material aislante) se reduce la velocidad de la pérdida de calor. También se conoce que un tanque de agua caliente perderá calor a mayor velocidad cuando se baja la temperatura del cuarto en donde se aloja

Considere una conducción de estado estacionario a través de una pared plana grande de espesor Δx=L y área A. La diferencia de temperatura de uno al otro lado de la pared es ΔT=T2-T1. los experimentos han demostrado que la velocidad de transferencia de calor Q a través de la pared se duplica, cuando se duplica la diferencia de temperatura de uno al otro lado de ella o bien cuando se duplica el área perpendicular a la dirección de la transferencia de calor, por lo tanto se concluye que la velocidad de la conducción de calor a través de una placa plana es proporcional a la diferencia de temperatura a través de esta y el áres de transferencia de calor, pero es inversamente proporcional al espesor de esta capa

Q=(kA)(ΔT/Δx)

Donde:

K= constante de proporcionalidad de la conductividad térmica del material, que es una medida de la capacidad de un material para conducir calor

LEY DE FOURIER

El calor es conducido en la dirección de la temperatura decreciente y el gradiente de temperatura se vuelve negativo cuando está última decrece al crecer x, el signo negativo en la ecuación garantiza que la transferencia de calor en la dirección x positiva sea una cantidad positiva. El área A de transferencia de calor siempre es normal (o perpendicular a la dirección de esta transferencia).

Q= -kA(dT/dx)

La conductividad térmica de un material se puede definir como la velocidad de transferencia de calor a través de un espesor unitario del material por unidad de área por unidad de diferencia de temperatura.

CONVECCIÓN: es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y el líquido o gas adyacentes que están en movimiento y comprenden los efectos combinados de la conducción y el movimiento de fluidos. Entre más rápido es el movimiento de un fluido, mayor es la transferencia de calor por convección.

La convección recibe el nombre de convección forzada si el fluido es forzado a fluir sobre la superficie mediante medios externos como un ventilador, bomba o el viento. Como contraste se dice que es convección natural si el movimiento del fluido es causado por las fuerzas de empuje que son inducidas por las diferencias de densidad debido a la variación de temperatura del fluido. A pesar de la complejidad de la convección se observa que la rapidez de la transferencia de calor por dicho mecanismo

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