¿En qué difiere la ciencia de la transferencia de calor de la ciencia de la termodinámica?

Oferta de Termodinámica con la cantidad de transferencia de calor como un sistema experimenta un proceso de un estado de equilibrio a otro. La transferencia de calor, por otra parte, se ocupa de la tasa de transferencia de calor, así como la distribución de la temperatura dentro del sistema en un momento determinado.

¿Cuál es la fuerza impulsora para a) la transferencia de calor, b) el flujo de corriente eléctrica y c) el flujo de fluidos?

(a) La fuerza impulsora para la transferencia de calor es la diferencia de temperatura. (b) El motor de la eléctrica flujo de corriente es la diferencia de potencial eléctrico (voltaje). (a) La fuerza impulsora para el flujo del fluido es la presión diferencia.

¿Cuál es la teoría del calórico? ¿Cuándo y por qué se abandonó?

La teoría calórica se basa en la suposición de que el calor es una sustancia similar a un fluido llamado el "calórico" que es un gas incoloro, sustancia sin masa, sin olor. Fue abandonada en el medio del siglo XIX siglo después se demostró que no hay tal cosa como el calórico.

¿En qué se diferencian los problemas de capacidad nominal de los de dimensionamiento?

Los problemas de calificación se refieren a la determinación de la tasa de transferencia de calor para un sistema existente con un diferencia de temperatura especificado. Los problemas de encolado se ocupan de la determinación del tamaño de un sistema de con el fin de transferir el calor a una velocidad especificada para una diferencia de temperatura especificado.

¿Cuál es la diferencia entre el enfoque analítico y el experimental de la transferencia de calor? Discuta las ventajas y las desventajas de cada uno de ellos.

El enfoque experimental (ensayo y tomando mediciones) tiene la ventaja de tratar con el sistema físico real, y obtener un valor físico dentro de los límites de error experimental. Sin embargo, este enfoque es costoso, consume tiempo, y a menudo poco práctica. El enfoque analítico (análisis o cálculos) tiene la ventaja de que es rápido y barato, pero los resultados obtenidos están sujetos a la exactitud de los supuestos y las idealizaciones realizadas en el análisis.

¿Cuál es la importancia de la elaboración de modelos en la ingeniería? ¿Cómo se preparan los modelos matemáticospara los procesos de ingeniería?

Modeling makes it possible to predict the course of an event before it actually occurs, or to study various aspects of an event mathematically without actually running expensive and time-consuming experiments. When preparing a mathematical model, all the variables that affect the phenomena are identified, reasonable assumptions and approximations are made, and the interdependence of these variables are studied. The elevant physical laws and principles are invoked, and the problem is formulated mathematically. Finally, the problem is solved using an appropriate approach, and the results are interpreted.

Cuando se hace un modelo de un proceso de ingeniería, ¿cómo se hace la selección correcta entre un modelo simple pero burdo y uno complejo pero exacto? ¿El modelo complejo es necesariamente una selección mejor porque es más exacto?

La elección correcta entre un modelo crudo y compleja suele ser el modelo más simple que rinde resultados adecuados. Preparación de modelos muy precisos pero complejos no es necesariamente la mejor opción ya que tal modelos no se utilizan mucho para un analista si son muy difícil y requiere mucho tiempo para resolver. En el mínimo, el modelo debe reflejar las características esenciales del problema físico que representa.

¿Qué es flujo de calor? ¿Cómo está relacionado con la razón de transferencia de calor?

La tasa de transferencia de calor por unidad de superficie se denomina flujo de

calor. Se relaciona con la tasa de calor transferir por.

¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de energía para un sistema cerrado? ¿Cómo se distingue la transferencia de calor de las otras formas de transferencia de energía?

La energía puede ser transferida por el calor, el trabajo, y la masa. Una transferencia de energía es la transferencia de calor cuando su fuerza impulsora es la diferencia de temperatura.

¿Cómo están relacionados entre sí el calor, la energía interna y la energía térmica?

La energía térmica es las formas sensible y latente de energía interna, y que se conoce como calor en vida diaria.

Se calienta un gas ideal desde 50°C hasta 80°C a) a volumen constante y b) a presión constante. ¿Para cuál de los dos casos piensa que la energía requerida será mayor? ¿Por qué?.

Para el caso de presión constante. Esto se debe a la transferencia de calor a un gas ideal es mcpΔT en constante presión y mcvΔT a volumen constante, y Cp es siempre mayor que cv.

Considere dos casas que son idénticas, excepto porque, en una de ellas, las paredes se construyen con ladrillos y, en la otra, con madera. Si las paredes de la casa de ladrillos tienen el doble de espesor, ¿cuál de las casas piensa usted que será más eficiente respecto al uso de la energía?

La casa con la tasa más baja de la transferencia de calor a través de las paredes será más eficiente de la energía. Calor la conducción es proporcional a la conductividad térmica (que es 0,72 W / m. ° C durante ladrillo y 0,17 W / m. ° C durante madera, Tabla 1-1) e inversamente proporcional al espesor. La casa de madera es más eficiente desde la pared de madera es el doble de grueso pero tiene alrededor de un cuarto de la conductividad de la pared de ladrillo.

Defina la conductividad térmica y explique su significado en la transferencia de calor.

La conductividad térmica de un material es la tasa de transferencia de calor a través de una unidad de espesor del material por unidad de área y por unidad de diferencia de temperatura. La conductividad térmica de un material es una medida de calor que tan rápido se llevará a cabo en ese material.

¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor? ¿Cómo se distinguen entre sí?

Los mecanismos de transferencia de calor son la conducción, convección y radiación. La conducción es el transferencia de energía desde las partículas más energéticas de una sustancia a los menos energéticos adyacentes como una resultado de las interacciones entre las partículas. La convección es el modo de transferencia de energía entre un sólido superficie y el líquido adyacente o gas que está en movimiento, e implica efectos combinados de conducción y movimiento fluido. La radiación se emite por la materia de energía en forma de ondas electromagnéticas (o fotones) como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas.

¿Cuál es el mecanismo físico de conducción del calor en un sólido, un líquido y un gas?

En los sólidos, la conducción se debe a la combinación de las vibraciones de las moléculas en una red y la transporte de energía por los electrones libres. En los

gases y líquidos, es debido a las colisiones de las moléculas durante su movimiento aleatorio.

Considere la transferencia de calor a través de una pared sin ventanas de una casa, en un día de invierno. Discuta los parámetros que afectan la razón de conducción del calor a través de la pared.

Los parámetros que afectan la velocidad de conducción de calor a través de una pared sin ventanas son la geometría y el área superficial de la pared, su espesor, el material de la pared, y la diferencia de temperatura a través de la pared.

Escriba las expresiones para las leyes físicas que rigen cada modo de transferencia de calor e identifique las variables que intervienen en cada relación.

La conducción se expresa por la ley de Fourier de la conducción como

donde dT / dx es elgradiente de temperatura, k es la conductividad térmica, y A es el área que es normal a la dirección detransferencia de calor.La convección se expresa por la ley de enfriamiento de Newton como donde h es lacoeficiente de transferencia de calor por convección, AQconv = HA s(Ts -T∞) y s es la superficie a través del cual la transferencia de calor por convección tomalugar, Ts es la temperatura de la superficie y T∞ es la temperatura del fluido suficientemente lejos de la superficie.La radiación se expresa por la ley de Stefan-Boltzman como (4), donde surr4 QRAD = εσAs( Ts -T surr )y ε es la emisividad de la superficie, como es el área de superficie, Ts es la temperatura de la superficie, Tsurr es el promedio rodeatemperatura de la superficie y σ = 5,67 × 10-8 W / m2 ⋅K4 es la de Stefan-Boltzmann constante .

¿En qué difiere la conducción de calor de la convección?

Convección implica movimiento fluido, la conducción no. En un sólido podemos tener solamente la conducción

¿Alguna energía del Sol llega a la Tierra por conducción o por convección?

No. Es puramente por la radiación.

.¿En qué difiere la convección forzada de la natural?

En la convección forzada del fluido es forzado a moverse por medios externos, como un ventilador, bomba o laviento. El movimiento del fluido en la convección natural es debido únicamente a efectos de flotabilidad.

Defina emisividad y absortividad. ¿Cuál es la ley de Kirchhoff de la radiación?

La emisividad es la proporción de la radiación emitida por una superficie a la radiación emitida por un cuerpo negroa la misma temperatura. Absorbencia es la fracción de radiación incidente sobre una superficie que es absorbida porla superficie. La ley de Kirchhoff de la radiación indica que la emisividad y la absortividad de una superficie sonigual a la misma temperatura y longitud de onda.

¿Qué es un cuerpo negro? ¿En qué difieren los cuerpos reales de los negros?

Un cuerpo negro es un cuerpo idealizado que emite la mayor cantidad de radiación a una determinadatemperatura y que absorbe toda la radiación incidente sobre ella. Cuerpos reales emiten y absorben menos radiaciónde un cuerpo negro a la misma temperatura.

A juzgar por su unidad, W/m · °C, ¿podemos definir la conductividad térmica de un material como la razón de transferencia de calor a través del material por unidad de espesor por unidad de diferencia en la temperatura? Explique.

No. Tal definición implicará que duplicando el espesor se duplicará la velocidad de transferencia de calor. losequivalente, pero "más correcto" unidad de la conductividad térmica es W⋅m / m2⋅ ° C que indica el producto del calor tasa y el grosor transferir por unidad de superficie por unidad de diferencia de temperatura.

Considere la pérdida de calor a través de dos paredes de una casa en una noche de invierno. Las paredes son idénticas, excepto que una de ellas tiene una ventana de vidrio firmemente ajustada. ¿A través de cuál pared la casa perderá más calor?Explique.

En una casa típica, la pérdida de calor a través de la pared con ventana de cristal será mayor ya que el vidrio es mucho más delgada que una pared, y su conductividad térmica es más alta que la conductividad media de una pared.

¿Cuál es mejor conductor del calor: el diamante o la plata?

El diamante es un mejor conductor de calor.

Considere dos paredes de una casa que son idénticas, excepto que una de ellas está construida de madera de 10 cm de espesor, en tanto que la otra está hecha de ladrillo de 25 cm de espesor. ¿A través de cuál de las dos paredes la casa perderá más calor en el invierno?

La tasa de transferencia de calor a través de ambas paredes se puede expresar como

donde conductividades térmicas se obtienen de la Tabla A-5. Por lo tanto, la transferencia de calor a través de la pared de ladrillo será mayor a pesar de su mayor espesor.

¿Cómo varía la conductividad térmica de los gases y los líquidos con la temperatura?

La conductividad térmica de los gases es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. Los conductividad térmica de la mayoría de los líquidos, sin embargo, disminuye al aumentar la temperatura, siendo el agua un excepción notable.

¿Por qué la conductividad térmica de los superaislamientos es de magnitud inferior que la correspondiente al aislamiento común?

Superinsulations se obtienen mediante el uso de capas de hojas altamente reflectantes separadas por fibras de vidrio en un espacio evacuado. Transferencia de calor por radiación entre dos superficies es inversamente proporcional al número de hojas utilizadas y por lo tanto la pérdida de calor por la radiación será muy baja Al usar este hojas altamente reflectantes. En el mismo tiempo, evacuando el espacio entre las capas forma un vacío bajo 0,000001 atm de presión que minimizar la conducción o convección a través del espacio de aire entre las capas.

¿Por qué caracterizamos la capacidad de conducción del calor de los aisladores en términos de su conductividad térmica aparente en lugar de la conductividad térmica común?

Aislamientos más comunes se obtienen por mezcla de fibras, polvos o copos de materiales aislantes con el aire. La transferencia de calor a través de tales aislamientos es por conducción a través del material sólido, y conducción o convección a través del espacio de aire, así como la radiación. Tales sistemas se

caracterizan por conductividad térmica aparente en lugar de la conductividad térmica ordinaria con el fin de incorporar estos convección y radiación efectos.

Considere una aleación de dos metales cuyas conductividades térmicas son k1 y k2. ¿La conductividad térmica de la aleación será menor que k1, mayor que k2 o estará entre k1 y k2?

La conductividad térmica De Una Aleación de dos metales Más probable es QUE SEA menor la del que Térmica conductividades de Ambos metales.

¿Pueden ocurrir simultáneamente los tres modos de transferencia de calor (en paralelo) en un medio?

Los tres modos de transferencia de calor no pueden ocurrir simultáneamente en un medio. Un medio puede implicar dos de ellas de forma simultánea.

¿Puede un medio comprender a) conducción y convección, b) conducción y radiación o c) convección y radiación simultáneamente?Dé ejemplos para las respuestas que sean “sí”.

(a) La conducción y convección: No. (b) La conducción y la radiación: Sí. Ejemplo: Una superficie caliente en el techo. (c) de convección y radiación: Sí. Ejemplo: La transferencia de calor desde el cuerpo humano.

La temperatura profunda del organismo humano de una persona sana permanece constante a 37°C mientras que la temperatura y la humedad del medio cambian con el tiempo.Discuta los mecanismos de transferencia de calor entre el cuerpo humano y el medio tanto en verano como en invierno y explique cómo una persona puede mantenerse más fría en verano y más caliente en invierno.

El cuerpo humano pierde calor por convección, radiación y evaporación en verano y en invierno. En verano, podemos mantener la calma por vestir a la ligera, permanecer en ambientes más fríos, convirtiendo un ventilador, evitando lugares húmedos y la exposición directa al sol. En invierno, se puede mantener el calor por vestirse en gran medida, alojarse en un ambiente más cálido, y corrientes de aire evitando.

A menudo encendemos el ventilador en verano para que ayude a enfriarnos. Explique de qué manera un ventilador hace sentirnos más fríos en el verano. Asimismo, explique por qué algunas personas usan ventiladores en el techo también en el invierno.

El ventilador aumenta el movimiento del aire alrededor del cuerpo y por lo tanto el coeficiente de transferencia de calor por convección, lo que aumenta la tasa de

transferencia de calor desde el cuerpo por convección y evaporación. En habitaciones con alta techos, ventiladores de techo se utilizan en invierno para forzar el aire caliente en la parte superior hacia abajo para aumentar el aire la temperatura a nivel del cuerpo. Esto se hace generalmente al forzar el aire hasta que llega al techo y se mueve a la baja de manera suave para evitar corrientes de aire.

¿Qué es metabolismo? ¿Cuál es el valor de la razón metabólica para un hombre promedio? ¿Por qué estamos interesados en el índice metabólico de los ocupantes de un edificio cuando tratamos con la calefacción y el acondicionamiento del aire?

El metabolismo se refiere a la quema de alimentos como los carbohidratos, grasas y proteínas con el fin de realizar las funciones corporales necesarias. La tasa metabólica de un hombre promedio oscila entre 108 W, mientras que lectura, escritura, mecanografía, o escuchar una conferencia en un salón de clases en una posición sentada a 1250 W a los 20 años(730 a los 70 años) durante el ejercicio intenso. Las tasas correspondientes para las mujeres son un 30 por ciento inferior.Tasas metabólicas máximas de atletas entrenados pueden exceder 2.000 W. Estamos interesados en la tasa metabólica de los ocupantes de un edificio cuando nos tratan con calefacción y aire acondicionado porque la tasa metabólica representa la velocidad a la cual un cuerpo genera calor y se disipa a la habitación. Este calor corporal contribuye a la calefacción en invierno, pero se añade a la carga de refrigeración del edificio en verano.

¿Por qué, en general, la razón metabólica de las mujeres es menor que el de los hombres? ¿Cuál es el efecto de la ropa sobre la temperatura ambiental que se siente cómoda?

La tasa metabólica es proporcional al tamaño del cuerpo, y la tasa metabólica de las mujeres, en en general, es más bajo que el de los hombres debido a su menor tamaño. Ropa sirve como aislante, y el más gruesa sea la ropa, menor es la temperatura del medio ambiente que se siente cómodo.

¿Qué es radiación térmica asimétrica? ¿Cómo causa incomodidad térmica en los ocupantes de un cuarto?

Radiación térmica asimétrica es causada por las superficies frías de las grandes ventanas, paredes sin aislamiento, o productos para el resfriado, por un lado, y las superficies calientes de gas o de paneles de calefacción radiante eléctrica en las paredes o techo, paredes de mampostería solares calientan o techos por el otro. Radiación asimétrica causa malestar por exponiendo diferentes lados del cuerpo a las superficies a distintas temperaturas y por lo tanto a diferentes tasas de calor pérdida o ganancia por la radiación. Una persona cuyo lado izquierdo se expone a una ventana fría, por ejemplo, se sentirá como el calor está siendo drenada desde ese lado de su cuerpo.

¿Cómo a) la corriente de aire y b) las superficies frías del piso causan incomodidad en los ocupantes de un cuarto?

(a) Proyecto de causa enfriamiento local no deseada del cuerpo humano mediante la exposición de las partes del cuerpo a alto coeficientes de transferencia de calor. (b) El contacto directo con superficies de suelo frío causa molestias localizadas en los pies por pérdida excesiva de calor por conducción, dejando caer la temperatura de la parte inferior de los pies para incómoda los niveles.

¿Qué es estratificación? ¿Es probable que ocurra en lugares con techos bajos o altos? ¿Cómo causa incomodidad térmica en los ocupantes de un cuarto? ¿Cómo puede evitarse la estratificación?

La estratificación es la formación de capas de aire verticales fijas en una habitación a temperaturas de diferencia, con altas temperaturas que se producen cerca del techo. Es probable que se produzca en lugares con techos altos. Causa molestias mediante la exposición de la cabeza y los pies a diferentes temperaturas. Este efecto se puede prevenir o minimizado mediante el uso de ventiladores destratificadores (ventiladores de techo que se ejecutan a la inversa).

¿Por qué es necesario ventilar los edificios? ¿Cuál es el efecto de la ventilación sobre el consumo de energía para la calefacción en el invierno y para el enfriamiento en el verano? ¿Es buena idea mantener encendidos los ventiladores de los cuartos de baño todo el tiempo? Explique.

Es necesario ventilar los edificios para proporcionar aire fresco adecuado y para deshacerse del exceso de carbono dióxido de, los contaminantes, olores, y la humedad. Ventilación aumenta el consumo de energía para calefacción en invierno reemplazando el aire en el interior caliente por el aire libre de aire más frío. La ventilación también aumenta la energía el consumo para la refrigeración en verano, sustituyendo el aire en el interior frío por el aire al aire libre caliente. No es una buena idea para mantener a los fans de baño en todo el tiempo, ya que será un desperdicio de energía al expulsar condicionada aire (caliente en invierno y fresco en verano) por el aire exterior incondicionado.