Practica 8 Conducción Y Convección

Objetivo: Comprobar directamente como se trasfiere el calor a través de convección y conducción obteniendo un mayor entendimiento de estos conceptos.

Introducción.

El calor es la energía térmica que se transfiere de un cuerpo a otro (ó de un cuerpo con el ambiente), debido a la diferencia de temperaturas. La trasferencia de calor se da por un flujo del mismo, existen tres maneras distintas, la conducción, la convección y la radiación.

Conducción.

Esta forma de transferencia de calor se observa fácilmente cuando tenemos una barra de metal, la sostenemos por un extremo y la calentamos por el otro, con el tiempo notaremos que la parte que sostenemos se calienta, esto es debido a que en el nivel atómico, los átomos de las regiones más calientes tienen más energía cinética, en promedio que los que se encuentran alejados de la flama. Estos átomos con mucha energía tienen movimiento o vibración y “empujan” a los que se encuentran cerca de ellos y estos a los siguientes y así sucesivamente hasta llegar al final de la barra, así la energía se transfiere de una región a otra.

En el caso de los metales, estos cuentan con electrones libres que pueden abandonar sus átomos originales y conducir la energía más rápidamente a todas las áreas del metal, es por esto que los metales son buenos conductores de calor y electricidad.

La cantidad de calor que se transfiere por unidad de tiempo es proporcional al área transversal de la varilla y la diferencia de temperaturas, dándonos así la ecuación de Fourier:

Q ̇=kA dT/dx= -kA (T2-T1)/(x2-x1) [J/s]ó [W]

Donde: Q= calor por conducción, k= conductividad del material [W/m.k] A= Área

El signo menos indica que el flujo de calor es hacia zonas de menor temperatura.

La conductividad térmica se puede imaginar como una transferencia de energía entre moléculas o átomos, la ley de Wiedemann-Franz establece que a conductividad térmica de un material se relaciona con la conductividad eléctrica del mismo, a la misma temperatura; la relación consiste en que el cociente de la conductividad eléctrica entre la conductividad térmica es proporcional al valor absoluto de la temperatura, quedándonos la siguiente ecuación:

RT=∆T/Q ̇

Donde RT = resistencia térmica, esta al relacionarla con la ecuación de transferencia de calor es definida como sigue:

RT=∆x/kA

Convección.

Este tipo de transferencia de calor es debido al movimiento de una masa de fluido de una región del espacio a otra. En general sucede entre una superficie sólida y un líquido o gas que fluye sobre ella. Así por ejemplo si tenemos una placa sobre la cual hay un flujo, si este se encuentra caliente el calor pasará a la placa, en caso de que la placa este

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