Equilibrio trmico
Al estar en el mismo espacio fsico dos cuerpos de distinta temperatura, se equilibran
trmicamente.
Para este equilibrio el de mayor temperatura libera energa y el de menor temperatura la absorbe.
Calor
Se expresa como energa (Q) o como caudal (V)
Temperatura
Expresa el estado de agitacin de cada una de las molculas de un cuerpo.
Q=du/dt=MCdT/dt
Transferencia de calor: es un proceso dinmico en el cual se transmiten calor desde un medio
caliente a un medio frio
La velocidad de transmisin depende de la diferencia de temperaturas existentes entre ellas y es
menor cuanto ms grande sea la variacin de calor.
Mecanismos de transmisin
Conduccin
Transferencia de energa desde cada porcin de materia a la materia adyacente por contacto
directo, sin intercambio, mezcla o flujo de cualquier material.
Conveccin
Es la transferencia de calor mediante la mezcla interna de varias partes del material se produce
mezclando e intercambiando materia
Conveccin natural
El origen del mezclado es la diferencia de densidades que acarrean una diferencia de temperatura
Conveccin forzada
La causa del mezclado es un agitador mecnico o la diferencia de presin impuesta exteriormente
(ventilador)
Radiacin
Transfiere la energa radiada por ondas electromagnticas emanadas por los cuerpos calientes y
absorbidos por los cuerpos fros
Conduccin de calor
Mecanismos de transferencia de calor en escala atmica producida por el choque de unas
molculas con otras donde las partculas ms energticas le entregan energa a las menos
energticas.
Generalidades
-se produce el flujo de calor desde las T ms altas a las T ms bajas
-ocurre a travs de un material fijo
-flujo de calor circula a graves de medios solidos por la vibracin interna de las molculas y de los
electrones libres y choques entre ellas
-los mejores conductores de calor son los metales, los malos conductores son aislantes
Energa: es la capacidad de realizar un trabajo.
-trmica, elctrica, mecnica, qumica, cinemtica, potencial y nuclear.
-la suma de estas energas se denomina E, la energa total por unidad de masa e
Energa interna: sumatoria de las formas de energa microscpicas relacionadas con la estructura
actividad molecular de un sistema.
-energa o calor sensible: energa interna asociada con la energa cintica de las molculas.
-energa o calor latente: energa interna relacionada con la fase
-la fase gaseosa est en un mayor nivel de energa interna que las fases liquida y slida.
Energa qumica: energa interna asociada con los enlaces atmicos en una molcula
Energa nuclear: asociada con los enlaces en el interior del ncleo del tomo.
UNIDADES DE ENERGIA
Joule=1 N.m=1kg.m2/s2
1Btu=1.055056 KJ=1KJ
CALORIA: energa necesaria para elevar 1C la T de 1 g de agua a 14.5C
1cal=4.1868 J
LIMITACION DE LA ECUACION DE LA DIFUSION EN 3D
-medio incompresible (no se tom en cuenta la expansin)
-no hay conveccin puede ser liquido siempre y cuando este quieto
A QUE SE DEBE LA CONDUCCION?
Al entregar calor a la sustancia, las partculas dentro de esta van a comenzar a interactuar,
moverse, ganar energa y varan su condicin esttica a mvil.
Estas variaciones interactuarn con las partculas adyacentes y as sucesivamente hasta pasar por
toda la sustancia.
Primer mecanismo (fluidos): interaccin molecular, mayor movilidad de las molculas con un
mayor nivel de energa (T) que pasa a molculas adyacentes con menor nivel de energa
Segundo mecanismo (solidos): vibracin (interaccin de e- en el caso de conductores)
Conductividad trmica: en trminos matemticos, es la relacin que existe entre el flujo de calor y
la razn de variacin de T con respecto a la distancia
K=-qx/(dT/dx)
Por lo general es una propiedad isotrpica, es decir que es igual en todas direcciones,
independiente de la direccin
Cond. Trmica de un slido: se deriva de la ec. Matemticas de Wiedeman, Franz y Lorentz.
El mecanismo de conduccin de calor es anlogo al mecanismo de conduccin elctrica
Cond. Trmica de un lquido: en trminos generales se tiene interacciones ms complejas entre
partculas que en los solidos
Cond . trmica en gases: se deriva de la teora cintica de los gases
1. Se considera la sumatoria de los flujos de energa asociados a las molculas que pasan la
superficie de control
2. El nmero de molculas involucradas est relacionada con el promedio aleatorio de la
velocidad