TERMODINMICA

Transferencia del calor

TRANSFERENCIA DE CALORFormas de transferir calor:a) Conduccinb) Conveccinc) Radiacinhttp://www.atp.com.ar/post/Info/38227/prensa.asp

CONDUCCINEs el calor que fluye a travs del material. En el nivel atmico, se explica porque los tomos de las regiones ms calientes tienen ms energa cintica, la cual es transferida a los vecinos ms fros.

FLUJO DE CALOR (CORRIENTE DE CALOR)H: corriente de calor por conduccin. Es el calor transferido por unidad de tiempo. Unidad: watt (W).

k : conductividad trmica del material. Unidad: W.m-1. K-1 El signo (-) indica que el flujo de calor est en la direccin de temperatura decreciente.

Flujo de calor en estado estable debido a conduccin en un varilla uniforme (H=cte)x

TABLA DE CONDUCTIVIDAD TRMICA K

TERMOGRAMAEn la figura se muestra la foto de una casa y un termograma de la misma. Seale cules son los puntos de prdida de calor y justifique su respuesta.

Madera0,12 - 0,14

Vidrio0,80

RESISTENCIA TRMICAEn el campo de aislamiento trmico de edificios , los ingenieros usan el concepto de Resistencia Trmica, denotada con R. La resistencia trmica de una barra de un material con rea A se define:

Unidades de R: m2.K/W

ARREGLOS DE MATERIALES: SERIESerie

ARREGLOS DE MATERIALES EN SERIEParalelo

Es transferencia de calor por movimiento de masa de fluido de una regin a otra del espacio.Conveccin natural o libre: cuando el flujo se debe a diferencias en la densidad causadas por expansin trmica.Conveccin forzada: cuando el fluido es impulsado por un ventilador o bomba. La trasferencia de calor convectiva es un proceso muy complejo y no puede describirse con una ecuacin simple.Aproximadamente, el calor trasmitido por conveccin desde un cuerpo a sus alrededores es proporcional al rea del cuerpo y a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el fluido en el que se encuentre inmerso. CONVECCIN

CONVECCION FORZADA

LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTONLa corriente de calor H por conveccin es:

: es el coeficiente de transferencia de calor por conveccin : rea de la superficie : temperatura de la superficie :temperatura del fluido lejos de la superficie

VALORES TIPICOS DE COEFICIENTE DE CONVECCION

TRANSFERENCIA DE CALORRadiacin: Se da mediante la emisin de ondas electromagnticas que viajan en el vaco.

RADIACINEs la transferencia de calor mediante ondas electromagnticas como la luz visible, el infrarrojo y los rayos ultravioleta.

LEY DE STEFAN-BOLTZMANLa corriente de calor H debida a la radiacin de una superficie de rea A con emisividad e a la temperatura T (en K) es:

Donde: es la llamada constante de Boltzman e es el nmero entre 0 y 1Los cuerpos oscuros y opacos tienen el valor de e cerca de la unidad.

RADIACIN Y ABSORCINSi bien es cierto un cuerpo a temperatura T est radiando, su entorno a temperatura Ts, tambin lo hace, y el cuerpo absorbe parte de esta radiacin.Si el cuerpo est en equilibrio trmico con su entorno T=Ts y las tasas de absorcin y radiacin debe ser iguales.

H positivo salida de calor del cuerpo.

Cuerpo negro: absorbe toda la energa que recibe y emite toda la que tiene.Absortancia 0 < a < 1 . Sol a=1Emisividad 0 < e < 1 . Sol e=1

PROBLEMA Hallar el flujo de calor por unidad de tiempo a travs de las dos placas de la figura y la temperatura T que hay en la unin de los dos materiales. Considere flujo de calor estacionario (estable) T 2> T1

PROBLEMAEl interior de un cilindro hueco se mantiene a una temperatura Ta mientras que el exterior est a una temperatura inferior Tb. La pared del cilindro tiene conductividad trmica k. Hallar la corriente de calor H a travs de las paredes del cilindro

PROBLEMAUna barra de oro est en contacto trmico con una barra de plata, una a continuacin de la otra, ambas de la misma longitud y rea transversal. Un extremo de la barra compuesta se mantiene a T1 = 80 C y el extremo opuesto a T2 = 30 C. Calcular la temperatura de la unin cuando el flujo de calor alcanza el estado estacionario.

PROBLEMAEl vidrio de una ventana se encuentra a 10 C y su rea es 1.2 m2. Si la temperatura del aire exterior es 0 C, calcular la energa que se pierde por conveccin cada segundo. Considerar h = 4 W/(m2K).

REFERENCIASApuntes y presentaciones del curso de Fsica 2 de la PUCP. (Profesor. Pablo Vilela, Profesora: Katia Zegarra).Libro de Fsica 2, autor: Hugo Medina