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domingo, 6 de diciembre de 2015

Ecuación unidimensional de la conducción de calor

La conducción de calor ocurre de manera unidimensional, bidimensional y tridimensional.
La conductividad térmica depende de la temperatura, la cual solo es una magnitud (°C), mientras que la transferencia de calor es un vector, es decir que tiene magnitud y dirección.
Por lo general, la transferencia ocurre en 3 dimensiones.

- Si la conducción de calor pasa por un medio rectangular:
(x,y,z)
Dónde las variables x,y,z son el alto, largo y ancho.

-Si la conducción de calor pasa por un cilindro:
(r, ϕ, z)
Dónde:
r Es el radio del cilindro
ϕ Es el ángulo que se forma con los ejes
z Es la altura del cilindro.

- Si la conducción de calor pasa por una esfera:
(r, ϕ, ϴ)
Dónde:
r Es el radio del cilindro
ϕ y ϴ Son los ángulos de la esfera.
La conducción de calor ocurre en función del tiempo, por lo que hay un estado estacionario y un estado transitorio.

Un estado estacionario es aquel en que la transferencia de calor no varía respecto al tiempo, así:

Generación de calor:
La generación de calor se expresa mediante la ecuación:

Ésta aplicación es válida para un sistema bidimensional y tridimensional.
Para un sistema unidimensional se tiene:
Para ver la determinación de la ecuación unidimensional de conducción de calor en una pared plana, ir al siguiente link de descarga: 
http://eduportfolio.org/fichiers/download/3047836/1

lunes, 30 de noviembre de 2015

Ley de Fourier de transferencia de calor-Clase 2

Ley de Fourier de transferencia de calor

La ley de Fourier se expresa mediante la siguiente ecuación:

q = -k ΔT/ΔX
Dónde:

q Es el calor transmitido por unidad de área
 –k Es la conductividad térmica
ΔT Es el cambio de temperatura que pasa de un punto a otro
ΔX Es la distancia que recorre el calor de un punto a otro


La conductividad térmica puede tener las siguientes unidades:
(Kcal/ metro segundos grados Celsius)
(Joules/ metro segundo grados Celsius) o
(Watts/ metro grados Celsius)
(Btu/ pie hora grados Fahrenheit, en el sistema inglés)

Las unidades dimensionales de k serían:
Energía/Longitud Tiempo Temperatura

La conductividad térmica es una variable que depende de la temperatura.

Por lo general se determina k por la media aritmética de la temperatura.

Transferencia de calor- Clase 1 (10/11/15)

Transferencia de calor
La transferencia de calor es el paso de energía térmica de un cuerpo de mayor a uno de menor temperatura.

El calor se puede transmitir por:
-Conducción
-Convección
-Radiación



Leyes de la termodinámica:
1era ley à Conservación de la energíaà  Cantidad de movimiento
2da ley à Entropía à Calidad
3era ley à (Ley cero) à Temperatura

En la transferencia de calor hay distintos tipos de energía:
Energía cinética (Energía que tiene que ver con el movimiento)
Energía potencial (Energía que tiene que ver con la posición) à Energía elástica (Forma de energía potencial)
Interna (Energía que muestra la suma de todas las formas microscópicas de energía)
Nuclear. (Energía que se basa en la división de un átomo)

Modelación matemática del calor:
Q = mCpΔT

Dónde:
Q Es el calor en kcal
m Es la masa en Kg
Cp Es la capacidad calorífica en kcal/Kg °C
ΔT Es el cambio de temperatura de un punto a otro

La energía interna u es una suma de todas las formas microscópicas de energía como son la molecular, atómica y subatómica.
La energía interna se puede calcular como:

Resultado de imagen para formula de energia interna
Donde solo es posible calcular variaciones de energía interna ΔU ya que no es posible calcular la energía interna total de un sistema

Entalpía h: 

La variación de entalpía expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, en otras palabras en el calor que un sistema intercambia con el entorno.

h= u + PV

La energía interna u de un sistema, representa la energía microscópica de un fluido que no está fluyendo en tanto que la entalpía h representa la energía microscópica de un fluido que fluye.