CONDUCTIVIDAD TERMICA DE LOS MATERIALES

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TERMICA DE LOS MATERIALES

La conductividad térmica es un propiedad de transporte, pues se basa en el transporte de energía a través de un medio, sea solido o fluido, en el primer caso la causa son los electrones libres en el material, mientras que en el segundo todo es debido al movimiento molecular.

La herramienta base para el análisis de la conductividad térmica en un material es la ecuación de Fourier ahora multiplicando por una variable llamada k que representa la conductividad térmica del material que se estudia, por tanto la ecuación queda de la siguiente manera:

Existen buenos conductores térmicos, y algunos otros muy malos, pero no existe uno perfecto, ni alguno que funcione completamente como aislante o que no conduzca absolutamente nada de energía.

La conductividad térmica, como ya habíamos mencionado está representada por la letra “k”, sus unidades son W/(m°C), para conocer esta variable generalmente hacemos el uso de tablas, en las cuales se especifican los materiales y el valor de su conductividad térmica.

Podemos analizar los valores de conductividad térmica mediante un método experimental, estos se dividen en dos secciones, una sencilla y una un poco más compleja, la sencilla es cuando el sistema se encuentra en estado estable, es decir, cuando tenemos un perfil de temperatura invariable con el tiempo, en caso contrario la temperatura sufre variaciones con el tiempo y entonces nos concentramos en determinar esas variaciones, y no en la velocidad del fljo de calor por unidad de área, a continuación mencionaremos algunos métodos para cada tipo de análisis:

ESTADO ESTABLE

• Flujo de calor longitudinal

• Barra de Forbes

• Flujo de calor radial

• Calentamiento eléctrico directo

• Termoeléctrico

• Térmico comparativo

ESTADO INESTABLE

• Flujo de calor periódico

• Flujo de calor transiente

Con estos métodos, se puede llevar a cabo lo que nosotros hemos realizado en esta práctica, que es el determinar la conductividad de un material.

El elemento esencial para cualquier análisis en estado estable es la Ley de Fourier, pero esta no es aplicable en todos los casos, tiene algunas condiciones que debemos tomar en cuenta.

Primero que nada, el sistema debe encontrarse en un estado estable para evitar variaciones de la temperatura.

Como segundo punto debe de ser un flujo unidireccional, en caso contrario se utilizaría la ecuación general de conducción de calor.

El sistema no debe encontrarse en régimen estacionario, deben de existir las temperaturas como función del tiempo .