Transmisión del calor
Para que el calor pase o se transmita de un cuerpo a otro, se requiere que los mismos estén a diferentes temperaturas. Sean A y B dos fuentes que se hallan separadas, siendo sus temperaturas t1 y t2 (t1 mayor que t2). El calor pasara desde A hacia B, hasta que se produzca el equilibrio térmico.
Formas de propagación del calor
1 Conducción
esta forma de transmisión del calor se origina en sólidos, en los cuales la energía térmica (en forma de energía cinética) se propaga por vibración de molécula a molécula.
La expresión que rige la transmisión del calor en la unidad de tiempo por conducción es
.coeficiente de conductibilidad térmica que depende del material del muro en
área del muro en m2
espesor del muro en mts.
temperatura de la cara mas caliente
temperatura de la cara mas fría
Si el flujo de calor es a través de un muro compuesto la expresión nos queda
Esta expresión se deduce de la anterior y en general para un muro compuesto por `n' tabiques distintos nos queda.
2 Convección
Esta forma de propagación del calor se produce en los fluidos (líquidos y gases ) por un movimiento real de la materia .este movimiento se origina por la disminución de la densidad de los fluidos con el aumento de temperatura (los hace mas livianos por unidad de volumen) que produce un ascenso de los mismos al ponerse en contacto con una superficie mas caliente y un descenso en el caso de ponerse en contacto con una superficie mas fría.
La expresión que rige la transmisión del calor por convección es
coeficiente de transmisión del calor
por convección
temperatura del fluido
temperatura del muro
Esta expresión esta dada por unidad de tiempo y de superficie
Como vemos en los esquemas el sentido del movimiento de fluidos cambia si su temperatura es mayor o menor que la del muro.
Si hacemos circular el fluido por un medio mecánico se denomina convección forzada
(ventilador, bomba, viento externo de una vivienda, etc).
Aumenta el coeficiente y por lo tanto el calor transmitido.
3 Radiación
Todos los cuerpos irradian energía en forma de onda electromagnética , similares a las ondas de radio, rayos x , luz, etc. Lo único que difiere en estos distintos tipos de ondas es la longitud de onda o frecuencia.
El calor por radiación al igual que estas ondas se propaga a la velocidad de la luz (3x10.000.000 m/ seg.) y no necesita de un medio para poder propagarse. Se transmite a través del vacío mejor que a través del aire ya que este siempre absorbe parte de la energía.
La función que rige esta forma de propagación de la energía es
Esta relación se denomina ley de Stefan - Boltzman.
es la emisividad de la superficie , varia entre 0 y 1 . vale 1 para el cuerpo negro emisor ideal y 0 para un espejo ideal que refleje toda la energía , para el resto de los materiales toma valores intermedios
se denomina ley de boltzman y su valor es
T temperatura absoluta del cuerpo en grados K°
La expresión de transmisión del calor por radiación es por unidad de tiempo y unidad de superficie.
Todos los cuerpos irradian y reciben energía irradiada por otros cuerpos por lo tanto la energía neta irradiada es la diferencia entre la irradiada y la recibida la cual se expresa
temperatura de cuerpo 1 en ºk
temperatura de cuerpo 2 en ºk
coeficiente de radiación mutua
Esta expresión se puede simplificar en el caso de que la diferencia de temperatura sea pequeña como :
Coeficiente de radiación mutua de la expresión aproximada para diferencia de temperatura pequeñas
Temperatura del cuerpo 1 en ºC
Temperatura del cuerpo 2 en ºC
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