TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN MATURÍN

Bachilleres: Erika Caripe

Marlis BohorquezLuis Larrain

Nataly Alvarez

Maturín, Mayo de 2015.

Prof: Luis Castillo

CalorEl calor es la forma de energía que se transmite de un cuerpo a otro debido a la diferencia de temperaturas.

En el SI, joule (J)

1 caloría (cal) Es la cantidad de energía que es necesaria transferir para aumentar la temperatura de 1 g de agua de 13,5°C a 14,5°C .

1 cal = 4,186 J

El calor que se transfiere a un sistema puede ser positivo o negativo, este ultimo si es calor que se extrae del sistema.

• Calorías alimenticias y calorías físicas.

1 Cal = 1 000 cal

Conducción• En el fenómeno de conducción

las moléculas colisionan contra las vecinas de modo que comparten energía cinética.

• Aislante térmico es un material que no permite el paso del calor entre dos sistemas que no están en equilibrio térmico.

• Un conductor térmico es un material que facilita el paso del calor entre dos sistemas térmicos que están a diferentes temperaturas.

Propagación del calor

Cuando se calienta una barra de hierro a la cual hay sujetas con cera unas puntas o unos clips.

Conducción del calor

Cuando los dos extremos de una barra tienen diferentes temperaturas, se produce conducción de calor de uno a otro extremo.

Experimentalmente, se deduce que el flujo calorífico es directamente proporcional a la sección S del cuerpo y a la diferencia de temperatura por unidad de longitud.

S – área transversal de flujo K – conductividad térmica H se mide en J/s, W o cal/s . Otra magnitud importante es la

resistencia térmica, que se define como

R=d/kA

Conducción del calor

2 1Q T TI kA

t d

Conductividades térmicas de sustancias Sustancia Conductividad térmica

(W/m ºC )

Metales (a 25 ºC)

Aluminio 238

Cobre 397

Hierro 79,5

Plomo 34,7

Acero 79

No metales (valores aproximados)

Asbestos.Madera 0,08

Concreto 0,8

Vidrio:Hormigón 0,8

Hielo 1,7-2

Agua 0,59-0,60

Sustancia Conductividad térmica

(W/m ºC )

Gases (a 25 ºC )

Aire 0,0234

Helio 0,138

Hidrógeno 0,172

Nitrógeno 0,0234

Oxígeno 0,0238Otros materiales

Músculo animal. Grasa

0,2

Fieltro. Lana mineral

0,04

Vello 0,019

Transmisión de calor por conducción Las ventanas de doble cristal con

cámara de aire aíslan bien y evitan las pérdidas de calor, al contrario de lo que sucede con las ventanas de un solo cristal.

¿Cuál podría ser la explicación?

Ejemplo 17.13

Una barra de acero de 10,0 cm de longitud se suelda a tope con una de cobre de 20,0 cm de longitud. Ambas están perfectamente aisladas por sus costados. Las barras tienen la misma sección transversal cuadrada de 2,00 cm de lado. El extremo libre de la barra de acero se mantiene a 100 ºC colocándolo en contacto con vapor de agua, y el de la barra de cobre se mantiene a 0 ºC colocándolo en contacto con hielo. Calcule la temperatura de la unión de las dos barras y la razón de flujo de calor.

SoluciónLas corrientes de calor en las dos barras deben de ser iguales las barras del acero y cobre tienen la misma área A

T

Ejemplo

Reemplazando los valores, y despejando la temperatura TT= 20,7 °C

Luego determinamos la razón de flujo de calor o corriente térmica sustituyendo para cualquiera de los dos materiales

Obteniendo 15,9 W

T

aceroaceroacero L

)T100(AkH

cobrecobrecobre L

)0T(AkH

Ejercicios de aplicación Una habitación tiene una ventana de 3,0

m2 de superficie con un vidrio de 1,0 cm de espesor. La temperatura del aire exterior es de 3,0°C . ¿A qué temperatura podrá llegar la habitación si la calentamos con una estufa de 1 000 W? Kvidrio = 0,84 W/m°C .

Solución:

El ritmo metabólico de un alumno en un examen es de 100 kcal/h . ¿Qué temperatura alcanzará un aula con 50 alumnos en un examen, si la temperatura del exterior es de 15°C y los alumnos liberan el 50% de su energía metabólica en forma de calor? El aula tiene 10 m2 de ventanas con un espesor de 1,0 cm. Kvidrio = 0,84 W/m°C .

Solución:

2

1

1000 1,0 103,0

0,84 3,0T C C

1 2

HLT T

KA

1 4,0 3,0 7,0T C C C

1 4,1862500

3 600 1

2 907

kcal h JH

h s cal

H W

2

1

1

2 907 1,0 1015

0,84 10

3,5 15 18,5

T C C

T C C C

POR SU ATENCIÓN….

…. MUCHAS GRACIAS!