Unidad 1Conducción en estado estable.

Temario 1.1 Mecanismo físico de la conducción.

1.2 Conductividad térmica.

1.3 Ecuación de conducción de calor.

1.4 Conducción unidireccional .

1.5 Conducción bidimensional.

1.6 Selección y diseño de aislantes

Competencia específica a desarrollar Analizar la distribución de temperatura

y la transferencia de calor por conducción en estado estable unidimensional y bidimensional, y aplicarlos en la solución de problemas .

1.1 Mecanismo físico de la conducción.CONDUCCION DE CALOR. La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas, produciéndose un flujo de calor desde las temperaturas más altas a las más bajas. Los mejores conductores de calor son los metales. El aire es un mal conductor del calor. Los objetos malos conductores como el aire o plásticos se llaman aislantes.

Transferencia de calor por conducción

Conducción es el proceso por el que la energía térmica se transfiere mediante colisiones moleculares adyacentes dentro de un material. El medio en sí no se mueve.

Conducción Dirección

De caliente a

frío.

Transferencia de calor por convección

Convección

Convección es el proceso por el que la energía térmica se transfiere mediante el movimiento masivo real de un fluido calentado.

El fluido calentado se eleva y luego se sustituye por fluido más frío, lo que produce corrientes de convección.

La geometría de las superficies calentadas (pared, techo, suelo) afecta significativamente la convección.

Transferencia de calor por radiación

Radiación

Sol

Radiación es el proceso por el que la energía térmica se transfiere mediante ondas electromagnéticas.

Atómico

¡No se requiere medio!

MECANISMO

La transmisión de calor por conducción puede realizarse en cualquiera de los tres estados de la materia: sólido líquido y gaseoso.

Para explicar el mecanismo físico de la conducción, pensemos en un gas en el que existe un gradiente de temperaturas y no hay movimiento global.

El gas ocupa todo el espacio entre las dos superficies

1.2 Conductividad térmica.

La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor.

En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto.

En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m) (equivalente a J/(s·K·m) )

ley de FourierLa conducción térmica está determinada por la ley de Fourier, que establece que el flujo de transferencia de calor por conducción en un medio isótropo es proporcional y de sentido contrario al gradiente de temperatura en esa dirección. De forma vectorial.

El uso de la ley de Fourier hace obligatorio el conocimiento de la conductividad térmica. Esta propiedad, a la que se hace referencia como propiedad de transporte, proporciona una indicación de la velocidad a la que se transfiere energía mediante el proceso de difusión, y depende de la estructura física de la materia, atómica y molecular, que se relaciona con el estado de la materia. En esta sección consideramos varias formas de materia, mediante la identificación de aspectos importantes de su comportamiento y la presentación de valores típicos de sus propiedades.

ley de Fourier