Transferencia de calor

Integrantes: 5-I

Física II

• García Rosales José Alberto• Rivera Castillo Felipe Eli• Rodríguez Pérez Félix Alberto

Transferencia de calor.Es cuando un cuerpo de mayor temperatura se la transfiere a uno de menor temperatura.

Ejemplo:Lo podemos observar en la cuchara, al estar en contacto con una rica sopa caliente.

En los lugares donde las temperaturas son extremas, les colocan aislante para conservar el frio o el calor y evitar altos costos en la electricidad.

Siempre que hay una diferencia de temperatura entre dos cuerpos, o entre dos porciones del mismo, se dice que el calor fluye en la dirección de mayor a menor temperatura.

El calor puede transferirse de un lugar a otro por:

*Conducción. *Convección. *Radiación.

CONDUCCIÓN.

Es cuando el calor se transfiere por colisiones entre las moléculas de la región mas caliente de un cuerpo y las moléculas mas frías, sin que estas sufran ninguna traslación en el interior del cuerpo.

Representación matemática del flujo del calor.

H= Q/ τ = KA ∆T/L

H= Velocidad de transferencia de calor ( cal/s).Q= Cantidad de calor ( caloría ).τ= Tiempo de transferencia de calor ( segundos).K = Constante de conductividad térmica (Btu in/ft h°F).A= Sección transversal ( área) (m , cm , mm ).∆T= Cantidad de temperatura ( diferencia de temp.) ( °C, °F).L= Longitud transversal ( espesor) ( m, cm, mm).

2

2 2 2

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA.

Es la medida de la capacidad de una sustancia para conducir el calor.

Su representación matemática es :

K= QL/A τ ∆T

1. La manija de la puerta de un congelador esta unidad a ése por medio de dos pernos de latón de 6mm de diámetro que la atraviesan toda la puerta y están asegurados con tuercas en el interior. El interior del congelador se mantiene a -18°C y la temperatura ambiente es de 18°C. Si el espesor de la puerta es de 10cm y la conductividad térmica es de 2.6x10 , encontrar el calor perdido por hora a través de los pernos.-2

Datos:Φ= 6mmΦ= 6x10 mK= 2.6x10 Kcal/ms°CT1= -18°CT2= 18°CL= 10cm = 0.10m

-3

-2

Formulas:

∆T= (T2- T1)

H= Q/τ = KA ∆T/L

Desarrollo:

A= 2[(3.1416)(3X10 m ) ]-3 2

A= 56.55x10 m-6 2

∆t= 18°C (-18°C)

∆T= 36°C

H= (2.6x10 Kcal/ms°C)-2 56.55x10 m (36°C)-6 2

0.10m

H = 5.29x10 Kcal/s-4

El valor R o resistencia térmica, representa las perdidas de calor en los hogares e industrias, con frecuencia esto se debe a las propiedades aislante de sus diversos muros compuestos ( tipos de material, espesor, área de contacto forma y diseño de construcción de paredes y techos ) buscando el ambiente mas adecuado para las actividades que se realicen en ellos.

El valor R de un material de espesor L y de conductividad térmica K se da la formula:

R = L/K

CONVECCIÓN .

Es el proceso por el cual se transfiere calor por medio del movimiento real de la masa del fluido.

Las corrientes de convección constituyen la base de los sistemas para calentar y enfriar la mayoría de las casas, al hervir los alimentos y en los interiores de los refrigeradores se forman corrientes de convección, debido a que el aire caliente tiende a subir y el aire frio mas denso tiende a bajar, por eso se conserva baja la temperatura en todo el interior del refrigerador, y es también la razón por la que los sistemas de aire acondicionado se instalan en la parte superior de las casas y edificios, para lograr mayor eficiencia.

Formula para calcular el calor transferido por convección.

H=velocidad de transferencia de calor (cal/s)Q=cantidad de calor (caloría)τ =tiempo de transferencia de calor (segundos)h = coeficiente de convección (kal/m .s. °C)A= Sección transversal (área m , mm )∆ T= cambio de temperatura (diferencia de temperatura. °C, °F.)

2

2 2

H=Q/ τ=hA∆T

1. Una pared plana vertical de 3m de área se mantiene a una temperatura constante de 12 °C y el aire que está en contacto con ella en sus dos caras, tiene una temperatura de 5 °C. ¿ Cuánto calor se pierde en ambos lados de la pared en dos horas a causa de la convección natural?

DatosA= 3mT1= 5°CT2= 12°Cτ= 2h = 7200s

Fórmulahsv= ( 4.24x10 )(∆t)2 -4 1/4

Desarrolloh= (4.24x10 Kcal/m s°C)(

h= (4.24x10 Kcal/m s) (

-4

2

2

-4

4

12°C-5°C )

4

7°C )

h= 6.89x10 Kcal/m s°C-4 2

La cantidad de calor transferido por cada superficie puede encontrarse despejando Q

Q= hAτ∆T Q= (6.89x10 Kcal/m s °C)( )(7200s)(7°C)-4 2 2

Si tenemos superficies idénticas, el calor total transferido es:Qr = nQPara dos superficies n= 2

Q= 104.17 Kcal

Q= (2)(104.17Kcal)

Q= 208.34 Kcal

RADIACCIÓN.

Es el proceso por el cual el calor se transfiere mediante ondas electromagnéticas.

También la energía radiante que nos llega del sol se debe a este proceso

EMISIVIDAD (e).Es una medida de la capacidad de un cuerpo para absorber o emitir radiación térmica.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Es cuando un cuerpo con mayor temperatura se la pasa al de menor temperatura.

CONDUCCIÓN CONVECCIÓN RADIACCIÓN

Es cuando se transfiere el calor por colisiones entre las moléculas de la región mas caliente de un cuerpo.

Es el proceso por el cual se transfiere calor por medio de movimiento real de la masa del fluido.

Es el proceso por el cual el calor se transfiere mediante ondas electromagnéticas.

EMISIVIDADCONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Conclusión de transferencia de calor

• El calor es la energía que se transfiere entre dos cuerpos debido a una diferencia de temperatura. Este proceso se lleva acabo cuando el de mayor temperatura pasa su energía a un cuerpo de hasta que los dos tengan la misma temperatura, la forma de transferir el calor puede ser por conducción, convección y radiación.