PREINFORME PRACTICA # 1: CONDUCCIÓN TÉRMICA

PREINFORME[pic 1]

PRACTICA # 1: CONDUCCIÓN TÉRMICA

PARA: MIGUEL ANGEL MIRANDA VILLERA

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS Y ALIMENTARIAS

INGENIERIA DE ALIMENTOS

 Heidy del Rio, Manuela Gutiérrez, Paula Andrea Toro, María Vanessa Valencia, Daniela Vásquez Alzate

OBJETIVOS

GENERAL

• Estudiar el mecanismo de conducción en sólidos de diferentes materiales y la base matemática del proceso de conducción de la ley de "Fourier" entendiendo cada una de las variables que intervienen.

ESPECÍFICOS

• Calcular el coeficiente de trasferencia de calor en sistemas de conducción.
• Determinar el comportamiento de la transferencia de calor a través de sistemas aislados.
• Comprobar la ley de Fourier  

MARCO TEÓRICO

La diferencia de temperaturas en distintos puntos de un sistema genera los procesos de intercambio de calor, que pueden ser debidos a tres mecanismos: conducción, convección y radiación. La capacidad de conducir calor es una propiedad que depende de la estructura interna de cada sustancia. En el proceso de conducción térmica, la transferencia de calor puede ser interpretada en la escala atómica como un intercambio de energía entre las partículas microscópicas (moléculas, átomos ó electrones libres), en el cual las partículas más energéticas entregan energía a las menos energéticas a través de colisiones. 

En la conducción la base matemática del proceso es la ley de "Fourier", cuyo enunciado, para sistemas unidimensionales de tamaño finito, caso de una lámina de espesor, h que se pueda considerar infinitamente extensa, es el siguiente:

Si este material en forma de lámina plana, tal y como aparece en la figura 1, se encuentra en contacto con dos focos térmicos a diferente temperatura Tc (caliente) y Tf (frío) y ha alcanzado el régimen estacionario, la cantidad de calor por unidad de tiempo y superficie que atraviesa la placa será proporcional a la diferencia de temperaturas e inversamente proporcional a su espesor, dicha constante de proporcionalidad se denomina conductividad térmica, k, del material.

Analíticamente el enunciado anterior se pude escribir de la siguiente forma:

[pic 2]

En función del valor de la conductividad térmica, los materiales se pueden clasificar en buenos conductores del calor, k elevadas o malos conductores k, pequeñas.

El flujo real de calor depende de la conductividad térmica (k), que es una propiedad física del cuerpo. El signo (-) es consecuencia del segundo principio de la termodinámica, según el cual el calor debe fluir hacia la zona de temperatura más baja. El gradiente de temperatura es negativo si la temperatura disminuye para valores crecientes de x, por lo que el calor transferido de la dirección positiva debe ser una magnitud positiva, por lo tanto, al segundo miembro de la ecuación anterior hay que introducir un signo negativo.

TABLAS DE DATOS

Tabla 1. Conducción de Calor a Través de una Barra Simple.

Tabla 2. Conducción de Calor a Través de una Barra Compuesta, de Diámetro Uniforme[pic 3]

Tabla 3. Conducción Térmica de un Aislante. [pic 4]

Tabla 4. Conducción Radial [pic 5]

CONOCIMIENTOS PREVIOS

1. ¿Qué relación tiene la transferencia de calor con la termodinámica?

RTA= En que existe un gradiente térmico cuando dos sistemas con diferentes temperaturas se ponen en contacto y el proceso persiste hasta alcanzar el equilibrio térmico, es decir, hasta que se igualan las temperaturas.

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