PREINFORME PRACTICA # 1: CONDUCCIÓN TÉRMICA

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En un análisis termodinámico se sabe la cantidad de energía necesaria para pasar de un estado al otro, pero no se conoce cuánto tiempo ha requerido la transferencia, porque el tiempo no se incluye como variable en el análisis.1 Esto es objetivo de otra rama de la ciencia que se conoce como Transferencia de calor.

- ¿Cómo es el mecanismo de la transferencia de calor por conducción desde el punto de vista microscópico?

RTA= se da por medio de interacciones entre las moléculas que forman la superficie del sistema y las que forman la superficie del entorno. Si las moléculas de la frontera del sistema son más activas que las del entorno, transferirán energía del sistema al entrono, con las moléculas más rápidas transfiriendo a las más lentas. En esta escala microscópica, la energía se transfiere por un modo de trabajo: colisiones entre partículas, denominado transmisión o transferencia de calor. En el cual una fuerza se presenta en un lapso extremadamente corto.

- ¿Qué analogía hay entre un conductor eléctrico y un conductor térmico?

RTA= Los conductores eléctricos en un material tienen la capacidad de dejar pasar la corriente eléctrica, en otras palabras, deja circular libremente las cargas eléctricas. Los átomos que poseen uno o más electrones libres en su capa u orbital externo (electrones que no están anclados al núcleo), son libres para desplazarse a través del material y los conductores térmicos presentan la propiedad de medir la capacidad que posee el material para conducir calor o transferir energía cinética.

- Qué analogía existe entre los sistemas de flujo de calor y los circuitos eléctricos de corriente continua?

RTA=

ANALOGIA

CONDUCCIÓN TÉRMICA

CONDUCCIÓN ELÉCTRICA

Ley de Fourier: Q = k A ΔT/Δx

Ley de Ohm: I = ΔV/R

Flujo de calor: Q

Corriente eléctrica: I

Diferencia de temperatura: ΔT= (T1 - T2)

Diferencia de potencia: ΔV= (V1-V2)

Resistencia Térmica: R= Δx/(KA)

Resistencia eléctrica: R

Conductividad Térmica: K

Conductividad Eléctrica

- ¿Qué se entiende por conductividad térmica y de que depende?

RTA= 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 adyacentes o a sustancias con las que está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m) (equivalente a J/(m·s·K) ). La conductividad térmica de los materiales depende de la estructura interna de cada sustancia.

- ¿Para flujo de calor unidimensional, qué suposiciones se hacen para integrar la ecuación de Fourier?

RTA= Se debe suponer que la conductividad térmica (K) de cada material es constante para una rango de temperaturas y por esto se saca de la integral

- ¿Qué se entiende por resistencia térmica y conductancia térmica?

RTA= La resistencia térmica R de un material representa la capacidad del material de oponerse al flujo del calor. En el caso de materiales homogéneos es la razón entre el espesor y la conductividad térmica del material; en materiales no homogéneos la resistencia es el inverso de la conductancia térmica.

La conductancia térmica C, es una medida de transferencia de calor a través de los materiales, formados por una o varias capas, y en condiciones de laboratorio. En este caso se mide la cantidad de calor transferido a través del material en un tiempo y superficie unitarios, para un espesor especificado (no necesariamente unitario).

La Resistencia térmica (R) y la Conductancia térmica (C) de los materiales son recíprocas una con otra y pueden derivarse de la conductividad térmica (k) y el grosor de los materiales.

- ¿Qué se entiende por aislantes térmicos?

RTA= Un aislante térmico es un material usado en la construcción y en la industria, caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que el calor traspase los separadores del sistema que interesa (como una vivienda o una nevera) con el ambiente que lo rodea.

- ¿Qué características debe poseer un aislante térmico?

RTA=

Conductividad: expresada en W/(m.K). Este debe ser baja y tendrá que estar indicada la temperatura para la que es válido el valor de conductividad.

Permeabilidad: expresada en g/(m.s.Pa). Algunos materiales pueden incorporar barreras de vapor.

Densidad aparente: expresada en kg/m3. Si el material tiene un espesor fijo, puede indicarse en kg/m2.

Capacidad calorífica: No es necesario en caso de transmisión de calor en régimen estacionario, pero es importante para casos de análisis de comportamiento del aislante durante un tiempo.

Propiedades mecánicas: resistencia a la compresión, resistencia a la flexión y coeficiente de dilatación térmica.

Absorción de agua: puede expresarse en % de volumen de agua por volumen de material. Es importante, porque la humedad hace variar valores como; la conductividad, la densidad y la capacidad calorífica.

Comportamiento químico: Con el paso del tiempo pueden liberarse algunos compuestos químicos que pueden ser nocivos en algún aspecto.

Estabilidad: Frente al fuego, a los agentes químicos y a los microorganismos.

Datos económicos: Tiempo de vida del material, facilidad