SEP SEMSDGETI

CENTRO DE BACHILLERATO TECNOLÓGICO INDUSTRIAL Y DE SERVICIOS NO.56

FISICA II

3.24.TIPOS DE TRANSFERENCIA DEL CALOR POR CONDUCCIÓN, CONVECCIÓN Y RADIACIÓN.

3.25.PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DEL CALOR.INTEGRANTES:

• VERÓNICA GUADALUPE CASTRO GONZÁLEZ

• VANESA GUADALUPE HERNÁNDEZ CABELLO

• ANTHONY MILLÁN MATA

• MAGNOLIA PINEDA QUIROZ

• FERNANDO RODRÍGUEZ MIRANDA

INTRODUCCIÓNEL CALOR ES LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA TÉRMICA DE UN LUGAR A OTRO HEMOS VISTO QUE EL RÉGIMEN DE TRANSFERENCIA POR CONDUCCIÓN Y RADIACIÓN SE PUEDEN PREDECIR A PARTIR DE FORMULAS EXPERIMENTALES. LOS EFECTOS PRODUCIDOS POR LAS DIFERENCIAS DE MATERIALES, EL ÁREA SUPERFICIAL Y LAS TEMPERATURAS DEBEN SER DEBIDAMENTE COMPRENDIDAS PARA MANEJAR MUCHAS APLICACIONES INDUSTRIALES PARA LA TRANSFERENCIA DEL CALOR

CONDUCCIÓN

• ES EL PROCESO POR EL CUAL SE TRANSFIERE ENERGÍA TÉRMICA MEDIANTE COLISIONES DE MOLÉCULAS ADYACENTES A TRAVÉS DE UN MEDIO MATERIAL.

LA CONDUCCIÓN ES LA FORMA DE PROPAGACIÓN DEL CALOR A TRAVÉS DE UN CUERPO SOLIDO, DEBIDO AL CHOQUE ENTRE MOLÉCULAS.

• CUANDO DOS PARTES DE UN MATERIAL SE MANTIENEN A DIFERENTES TEMPERATURAS, LA ENERGÍA SE TRANSFIERE POR COLISIONES MOLECULARES DE LAS MAS ALTA A LA MAS ALTA TEMPERATURA. ESTE PROCESO DE CONDUCCIÓN ES FAVORECIDO TAMBIÉN POR EL MOVIMIENTO DE ELECTRONES LIBRES EN EL INTERIOR DE LA SUSTANCIA.

• LA MAYORÍA DE LOS METALES SON EFICIENTES CONDUCTORES DEL CALOR PORQUE TIENEN CIERTO NUMERO DE ELECTRONES LIBRES QUE PUEDEN DISTRIBUIR CALOR, ADEMÁS DE LOS QUE SE PROPAGAN POR AGITACIÓN MOLECULAR.

• LA LEY FUNDAMENTAL DE LA CONDUCCIÓN TÉRMICA ES UNA GENERALIZACIÓN DE RESULTADOS EXPERIMENTALES RELACIONADOS CON EL FLUJO DEL CALOR A TRAVÉS DE UN MATERIAL EN FORMA DE PLACA.

• ESTE RESULTADO SE PUEDE EXPRESAR EN FORMA DE ECUACIÓN INTRODUCIENDO LA CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD K:

H=Q/T=KA ∆T/L

• DONDE: H=VELOCIDAD CON LA CUAL SE TRANSFIERE EL CALOR, WATT (W)

Q=CANTIDAD DE CALOR

T=TRANSFERENCIA POR UNIDAD DE TIEMPO

L=LONGITUD

A= ÁREA

∆T=DIFERENCIA DE TEMPERATURA Y DE LA SUPERFICIE

LA CONSTANTE DE LA PROPORCIONALIDAD K ES UNA PROPIEDAD DE CADA MATERIAL QUE SE CONOCE COMO “CONDUCTIVIDAD TÉRMICA”.

LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

• LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE UNA SUSTANCIA ES UNA MEDIDA DE SU CAPACIDAD PARA CONDUCIR EL CALOR Y SE DEFINE POR MEDIO DE ESTA RELACIÓN:

K=QL/AT ∆T• LAS SUSTANCIAS CON ALTA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA SON BUENAS

CONDUCTORAS DEL CALOR MIENTRAS QUE LAS SUSTANCIAS CON BAJA CONDUCTIVIDAD SON CONDUCTORAS POBRES O AISLANTES.

CONVECCIÓN• LA CONVECCIÓN ES LA PROPAGACIÓN DEL CALOR OCASIONADA POR EL

MOVIMIENTO DE LA SUSTANCIA CALIENTE.

•  LA CONVECCIÓN SE PRODUCE ÚNICAMENTE POR MEDIO DE MATERIALES FLUIDOS. LO QUE SE LLAMA CONVECCIÓN EN SÍ, ES EL TRANSPORTE DE CALOR POR MEDIO DEL MOVIMIENTO DEL FLUIDO, POR EJEMPLO: AL TRASEGAR EL FLUIDO POR MEDIO DE BOMBAS O AL CALENTAR AGUA EN UNA CACEROLA, LA QUE ESTÁ EN CONTACTO CON LA PARTE DE ABAJO DE LA CACEROLA SE MUEVE HACIA ARRIBA, MIENTRAS QUE EL AGUA QUE ESTÁ EN LA SUPERFICIE, DESCIENDE, OCUPANDO EL LUGAR QUE DEJÓ LA CALIENTE.

• LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN SE EXPRESA CON LA LEY DEL ENFRIAMIENTO DE NEWTON:

• DONDE:

• H: ES EL COEFICIENTE DE CONVECCIÓN (O COEFICIENTE DE PELÍCULA) 

• AS: ES EL ÁREA DEL CUERPO EN CONTACTO CON EL FLUIDO

• TS: ES LA TEMPERATURA EN LA SUPERFICIE DEL CUERPO

• T INF: ES LA TEMPERATURA DEL FLUIDO LEJOS DEL CUERPO.

RADIACIÓN

• ES UNA FORMA MUY FÁCIL DE EXPLICAR EL FENÓMENO DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR.

• ES LA PROPAGACIÓN DE CALOR POR MEDIO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ESPARCIDAS.

• A LAS ONDAS CALORÍFICAS TAMBIÉN SE LES LLAMA RAYOS INFRARROJOS, EN VIRTUD DE QUE SU LONGITUD DE ONDA ES MENOR A LA DEL COLOR ROJO.

• TODOS LOS CUERPOS CALIENTES EMITEN RADIACIONES CALORÍFICAS, ES DECIR, ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS DE ENERGÍA PROPORCIONAL DE SU TEMPERATURA.

• CUANDO LA RADIACIÓN DE UN CUERPO CALIENTE LLEGA A UN OBJETO, UNA PARTE SE ABSORBE Y LA OTRA SE REFLEJA.

RADIACIÓN TÉRMICA

• ESTA FORMADA POR ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EMITIDAS POR UN SOLIDO, UN LIQUIDO O UN GAS, EN VIRTUD DE SU TEMPERATURA.

• A BAJAS TEMPERATURAS, LA RAPIDEZ DE LA EMISIÓN ES PEQUEÑA Y LA RADIACIÓN CONSISTE SOBRE TODO EN LA LONGITUD DE ONDAS LARGAS. A MEDIDA QUE LA TEMPERATURA SE ELEVA, LA VELOCIDAD DE EMISIÓN AUMENTA RÁPIDAMENTE Y LA RADIACIÓN PREDOMINANTE CORRESPONDE A LONGITUDES DE ONDAS.