Mecanismos De Transferencia De Calor

OBJETIVOS:

Identificar y conocer los mecanismos de transferencia de calor

Iniciar y desarrollar una comprensión intuitiva de la transferencia de calor

INTRODUCCIÓN

En el estudio de la termodinámica nuestro principal objetivo era conocer cuantitativamente las características de un proceso de transferencia de calor, pero en el estudio de la materia misma de transferencia de calor es claro que estos procesos se estudian más a fondo de una manera cualitativa y con más interés debido a muchas aplicaciones que existen en la actualidad, por lo que en este ensayo se hablara de los mecanismos del flujo de calor que son tres principales los cuales son: conducción, convección y radiación. El hecho de comenzar introduciéndonos en estos fenómenos físicos nos permite tener un panorama general de lo que le interesa a esta materia o como se maneja que puede ser algo importante para empezar.

A través de este breve ensayo se darán definiciones principales en las que se basan los mecanismos o procesos del flujo. Hablando de flujo rápidamente podemos decir que la conducción es un tipo de movimiento de la energía térmica entre diferentes moléculas de un cuerpo, o de dos cuerpos, y sin más preámbulos esa energía fluye de manera directa como la naturaleza indica, de mayor temperatura a una menor. Enseguida tenemos la convección que también relacionándola con el flujo fácilmente se puede entender cuando ponemos a calentar una olla en una estufa aplicándole calor, en la superficie inferior las moléculas de agua se podría decir que van subiendo por encima de las otras hasta que vemos que llega un punto en que toda el agua se calienta y en la superficie vemos que sale vapor de agua, todo esto se describirá en el presente texto. Por ultimo tenemos la radiación, un término muy conocido para la mayoría de las personas que estamos al pendiente de las acciones de nuestro principal astro, que es el sol. Esta es diferente a las dos anteriores y ocurre aunque dos superficies estén separadas cierta distancia, aunque físicamente no veamos ese calor que se está transfiriendo, el fenómeno puede presentarse en la mayoría de los cuerpos con fuentes caloríficas o calor almacenado, más adelante entenderemos completamente como sucede esto. Todos estos procesos van relacionados con los parámetros que los rigen como los son las superficies principalmente, la temperatura, constantes experimentales que a fin de cuentas en cada fenómeno físico desde que llevamos materias relacionadas con la física, puede haber un modelo matemático que describa este suceso o modo de realizarse, lo que nos lleva a ecuaciones conocidas desde hace tiempo por científicos como Stefan-Boltzmann.

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

El calor se puede transferir en tres modos diferentes: conducción, convección y radiación. Como hemos aprendido desde el curso de termodinámica todos los modos de transferencia de calor requieren la existencia de una diferencia de temperatura de modo que siempre que la transferencia siempre ocurre de un sistema de mayor temperatura a uno de menor magnitud, a continuación veremos una breve descripción de cada manera o mecanismo en que sucede esto.

1.-CONDUCCION

Este es fenómeno físico que se puede entender a un nivel microscópico en el que las partículas más energizadas o cargadas ceden directamente su energía a otras de sus alrededores menos cargadas debido a alguna interacción, esto se debe al principio que ya hemos estudiado en termodinámica que siempre el calor va de mayor temperatura a una menor hasta lograr el equilibrio. Este proceso se puede presentar en los tres estados de la materia conocidos: solidos, líquido y gas, aunque en cada uno de forma diferente. En transferencia de calor es importante conocer razones de los procesos, como podría ser la velocidad en la que se consigue una transferencia de calor a algún alimento para gastar menos recursos, lo cual depende: del material con que estemos trabajando, el espesor, etc. Para este caso hay una ecuación que relaciona estos factores para conocer la velocidad del flujo:

(Q=KA δT/δl) ̇

CONDUCTIVIDAD TERMICA

La conductividad térmica representada con la letra K como en la anterior ecuación es una propiedad que posee cada material para transferir el calor, como sabemos desde la secundaria un material como los metales son mejores conductores que los plásticos o cerámicos que se llaman aislantes, esta propiedad normalmente se conoce experimentalmente y normalmente ya está dada en tablas dependiendo del material o se puede obtener a temperaturas promedio lo cual requiere ciertos cálculos, y posteriormente puede ser tratada como una constante para las aplicaciones o usos necesarios.

2.-CONVECCION

Este es un proceso donde también se transfiere el calor a cierta tasa de tiempo, es parecido a la

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