Mecanismo De Transferencia de Calor

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 tiene el doble de espesor,  ¿Cuál de las casa piensa usted que será más eficiente respecto al uso de la energía?

La casa que será más eficiente respecto al uso de energía será la casa con la pared de ladrillo que es más gruesa la perdida de calor va a ser menor.

Defina conductividad termina y explique su significado en la transferencia de calor

La conductividad térmica k es una medida de la capacidad de un material para conducir calor.

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

La conductividad térmica de un material es una medida de la capacidad del material para conducir calor. Un valor elevado para la conductividad térmica indica que el material es un buen conductor del calor y un valor bajo indica que es un mal conductor o que es un aislante.

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

Los mecanismos de transferencias de calor son 3: Conducción, Convención y Radiación.

Conducción.-  Es la transferencia de energía delas partículas más energéticas de una sustancia hacia a las adyacentes menos energéticas como resultado de interacciones de estas partículas. La conducción puede tener lugar en sólidos, líquidos o gases.

Convección.- Es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y el líquido a gas adyacentes que están en movimiento y comprenden los efectos combinados de la conducción y el movimiento de los fluidos, entre más rápido es el movimiento de un fluido mayor es la transferencia de calor con convección.

Radiación.- Es la energía emitida por la materia en forma de ondas electromagnéticas como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos y moléculas.

A diferencia de la conducción y la convección la radiación no requiere la presencia de un medio interventor.

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

En los gases y líquidos la conducción se debe a las colisiones y a la difusión de las moléculas durante su movimiento aleatorio. En los sólidos se debe a la combinación de las vibraciones de las moléculas en una retícula y al transporte de energía por parte de los electrones libres.

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.

La transferencia de calor se realiza del sistema con más temperatura al de menos temperatura por lo que la transferencia de dará desde el interior de la casa hacia el exterior y los parámetro que afectaran esta conducción de calor serán el material con este hecha la pared, su área y su grosor.

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 primera ley de la termodinámica, también conocida como principio de conservación de la energía, expresa que en el curso de un proceso, la energía no se puede crear ni destruir; sólo puede cambiar las formas.

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

La conducción de calor difiere de la convención en que en la primera la superficies están en reposa y en la convección están en movimiento.

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

No ninguna, ya que la energía que llega desde Sol es por Radiación

¿En qué difiere la convección forzada de la natural?

Convección forzada si el fluido es forzado a fluir sobre la superficie mediante medios externos como un ventilador, una bomba o el viento. Como contraste, se dice que es convección natural (o libre) si el movimiento del fluido es causado por las fuerzas de empuje que son inducidas por las diferencias de densidad debidas a la variación de la temperatura en ese fluido

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

La emisividad cuyo valor está en el intervalo 0 e 1, es una medida de cuán próxima está una superficie de ser un cuerpo negro

absortividad a, la cual es la fracción de la energía de radiación incidente sobre una superficie que es absorbida por ésta.

La ley de Kirchhoff de la radiación afirma que la emisividad y la absortividad de una superficie a una temperatura y longitud de onda dadas son iguales. En muchas aplicaciones prácticas, las temperaturas de la superficie y de la fuente de radiación incidente son del mismo orden de magnitud, y la absortividad promedio de una superficie se considera igual a su emisividad promedio.

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.               

W/m .C nos indica que es la conductividad térmica para la velocidad de conducción del material

La ecuación 

para la razón de la transferencia de calor por conducción, en condiciones estacionarias, también se puede concebir como la ecuación de definición para la conductividad térmica.

Por esta razón se dice que 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

Bibliografía

Cengel, Y. A. (2007). Transferencia de Calor y Masa. En Conductividad (págs. 44-55). Mexico: Mac Graw Hill.