ft_conceptos básicos transferencia de calor

Está relacionada con la capacidad para producir un cambio.

La energía puede existir en numerosas formas: Potencial, Cinética, Térmica, Eléctrica, Magnética, Química.

Es la energía liberada en forma de CALOR.

Es la transferencia de energía entre cuerpos que se encuentran a diferente temperatura.

Es una magnitud relacionada con la energía interna de un sistema.

1 cal = 4.184 J

1 BTU = 252 cal

Kelvin: K = °C + 273.15

Fahrenheit: °F = °C *(9/5) + 32

Es la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado.

Es la cantidad de energía requerida por una sustancia para cambiar de fase.

Calcular la cantidad de calor total, en J y cal, para calentar 1200 grs de agua de -2.2 °F a 266 °F.

To

Tf

Temperatura

Calor

T eb =100 °C

Tfus=0 °C

Es la transferencia de energía entre cuerpos que se encuentran a diferente temperatura.

La fuerza impulsora para cualquier transferencia de calor es la diferencia de temperatura. Entre mayor sea la diferencia, mayor será la velocidad de la transferencia.

Q = Calor transferido [=] cal, J

= Velocidad de transferencia de calor [=] J/s = W

= Flujo de calor [=] W/m2 A

Una esfera de cobre ( = 8,950 kg/m3) tiene un

diámetro de 14 cm y se calienta desde 90 °C hasta 170

°C en 27 minutos, calcular:

1. La cantidad de calor transferido.

2. La velocidad promedio de transferencia del calor.

3. El flujo promedio de calor.

𝐴 = 4 𝜋 𝑟2

Es el proceso por el cual se transfiere energía

térmica mediante colisiones de moléculas

adyacentes a través de un medio material, el

cual no se mueve.

Los sólidos se dividen en dos categorías: Cristalinos y Amorfos.

Sólidos Cristalinos: Poseen un ordenamiento estricto y regular donde sus átomos, moléculas o iones ocupan posiciones específicas.

Sólidos Amorfos: Carecen de ordenamiento bien definido y de un orden molecular repetido.

La velocidad de conducción del calor a través de

un material se modela mediante la Ley de Fourier.

A

Δx T1 T2

k = Conductividad térmica

Durante el invierno la superficie interior y exterior de

una ventana de vidrio de 0.8 cm de espesor y de 2 m x

3 m están a 18 °C y -5 °C, respectivamente, calcular

para 4 horas:

2. La cantidad de calor perdido.

1. La velocidad promedio de conducción del calor.

3. El flujo promedio de calor.

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

En este mecanismo está involucrada una superficie sólida y el fluido adyacente en movimiento.

La velocidad de transferencia de calor por convección se modela por la Ley de Newton del

Enfriamiento.

h = Coeficiente por convección.

As, Ts

Un alambre de 2.4 m de largo y 0.3 cm de

diámetro tiene una temperatura superficial

constante de 92 °C resultado de un

calentamiento eléctrico mediante una

resistencia a la cual se le aplica 45 V y 1.5 A.

Determinar el coeficiente de convección, si el

alambre se encuentra en contacto con aire a

18 °C.