Practica Conducción.

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Objetivo

• Obtener la distribución de temperatura en un cilindro alargado tanto teóricamente como prácticamente.

Material

Equipo de Conducción de Calor

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Introducción

El texto comienza diciendo que en los sólidos el calor es conducido mediante la interacción entre electrones y fonones, para el caso de metales puros los electrones son más significativos mientras que en los dieléctricos los fonones tienen mayor importancia, y para el caso de los gases el calor es transportado en moléculas.

Después se muestra una ecuación [pic 9] en la cual las constantes del lado derecho toman un valor dependiendo de si se trata de un sólido o un gas.

Para una delgada capa la dispersión en las fronteras reduce la conductividad térmica, para sistemas don de L mucho menor que d esta reducción es despreciable pero cuando L y d son del mismo orden de magnitud se debe de considerar este efecto.

El efecto de la dispersión de electrones en la frontera sobre la conductividad eléctrica efectiva en películas metálicas delgadas se obtuvo resolviendo la ecuación de Boltzmann.

En el caso de  los gases y sólidos sus interacciones se caracterizan simplemente por la trayectoria libre media la cual es el promedio de las distancias recorridas por el fonon .Para el caso de los líquidos se requieren más estudios esto debido a que los fenómenos de transporte no se pueden explicar mediante estos trasportadores ideales.

Para poder trabajar con micro-sistemas en necesario olvidase un poco de las consideraciones de medio continuo definiendo un límite inferior para el cual el medio continuo puede ser utilizado, para los casos en los cuales no se aplique el medio continua se han desarrollado metodologías diversas el problemas es que estas requieren un gran consumo de tiempo de computo, una  de estas metodologías es la simulación mediante dinámica molecular.

Los distintos modelos para describir las interacciones de los transportadores son:

• Modelo de interacción fonón-electrón (2 pasos)
• Modelo de dispersión de fonones                
• Modelo de transferencia radiativa del fonón        
• Modelo de ondas térmicas

De estos solo los 2 primeros son explicados más a fondo en el texto presentando los modelos, las variables involucradas, la definición de cada una de esas variables, también se muestra una tabla del factor de acoplamiento tanto teórico como medido para algunos metales.

Desarrollo

• Se colocaron 6 termopares en el cilindro de conducción para tomar lectura de las temperaturas.
• Se suministró una potencia por medio de una fuente de energía.

Cálculos

1er Cálculo

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Potencia

Q= 10.6 [W]

D= 2.54 [cm];  r = 0.0127 [m]

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 = [pic 12][pic 13]

Así sustituyendo el área, la potencia y la conductividad térmica tenemos:

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2do Cálculo

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Esta fórmula la aplicaremos a nuestra tabla de datos:

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