Transferencia de calor

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1 Transferencia de calor Horario de clases: Lunes, miércoles y viernes 15:00-17:00 hrs. Horario de asesorías: Martes de 12:00-13:00 hrs. Aula: B-306 Trimestre: 13O Curso:

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11 Conceptos básicos La termodinámica trata de la cantidad de transferencia de calor a medida que un sistema pasa por un proceso de un estado de equilibrio a otro y no hace referencia a cuánto durará ese proceso. Pero en la ingeniería a menudo estamos interesados en la rapidez o razón de esa transferencia, la cual constituye el tema de la ciencia de la transferencia de calor. Cuáles son algunas de las aplicaciones del conocimiento de transferencia de calor? 11

12 Conceptos básicos Calor: es la forma de la energía que se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia en la temperatura. Flujo de calor: Cantidad de calor transferida por unidad de tiempo. Flux de calor: tasa de energía transferida por unidad de área. 12

13 Conceptos básicos Generación de calor: Eléctrica Reacciones químicas y biológicas Nuclear 13

14 Calor sensible y calor latente Qué es el calor sensible? Qué es el calor latente? Cuál es la diferencia entre ellos? Cómo se calculan? 14

15 Referencia:

16 Conceptos básicos Capacidad calorífica a presión constante, C p la energía requerida para elevar en un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia. Cuál es la diferencia con el Cv? Cuál es la diferencia entre el Cv y Cp para sustancias incompresibles? Conductividad térmica: es una medida de la capacidad de un material para conducir calor Qué información no puede proporcionar al hacer el cálculo de flujo de calor? 16

17 Conceptos básicos Mecanismos de transferencia de calor Conducción: es la transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de interacciones entre esas partículas. La conducción puede tener lugar en los sólidos, líquidos o gases. En los gases y líquidos la conducción se debe a las colisiones y a la difusión de las moléculas durante su movimiento aleatorio. En los sólidos se debe a la combinación de las vibraciones de las moléculas en una retícula y al transporte de energía por parte de los electrones libres. De qué dependerá la rapidez de transferencia de calor? 17

18 Conceptos básicos Mecanismos de transferencia de calor Convección: modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y el líquido o gas adyacentes que están en movimiento y comprende los efectos combinados de la conducción y el movimiento de fluidos. Entre más rápido sea el movimiento del fluido mayor es la transferencia de calor. Cuál es la diferencia entre la convección forzada y natural? 18

19 Conceptos básicos Mecanismos de transferencia de calor Radiación: energía emitida por la materia en forma de ondas electromagnéticas (o fotones) como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas. No requiere de la presencia de un medio. Es la más rápida (a la velocidad de la luz) y no sufre atenuación en el vacío Cuáles son los parámetros importantes en la transferencia de calor por radiación? 19

20 Rádiación 20

21 Qué mecanismos podemos observar al calentar agua en una cazuela? 21

22 Conceptos básicos Conducción: T Q = ka x k J = s m K Convección: Radiación: Q = ha T Q= σε A T 4 h J = 2 s m K J σ = s m K