Se dice que el calor se trasmite por conducción cuando en la propagación de calor no existe desplazamiento de materia. En términos moleculares, este tipo de trasmisión se produce por la interacción de los átomos y moléculas de elevada energía cinética con los de energía cinética menor. Así mismo también se define como la transmisión de calor desde una parte de un cuerpo a otra del mismo cuerpo, o bien, desde un cuerpo a otro que esté en contacto físico con él, sin desplazamiento apreciable de las partículas del cuerpo.
Transferencia de calor por conducción.
Cuando en un cuerpo existe un gradiente de temperatura, la experiencia muestra que hay una transferencia de energía desde la región a alta temperatura hacia la región de baja temperatura. Se dice que la energía se ha transferido por conducción y que el flujo de calor por unidad de área es proporcional al gradiente normal de temperatura:
Cuando se introduce la constante de proporcionalidad:
en donde:
• es la rapidez de transferencia de calor
• δT/δx es el gradiente de temperatura en la dirección del flujo de calor.
• k se le llama la conductividad térmica del material,
El signo menos se inserta para que se satisfaga el segundo principio de la termodinámica, es decir, el calor deberá fluir hacia abajo en la escala de temperatura.
La ecuación se le llama la ley de conducción de calor de Fourier que define la conductividad térmica. Este coeficiente se define, pues, como el valor numérico de la cantidad de calor que atraviesa una placa de espesor igual a la unidad de longitud y superficie también unitaria perpendicular al flujo de calor, en la unidad de tiempo, cuando la temperatura de sus dos caras es de 1°C. la unidad del coeficiente expresada a partir de la caloría, es la kcal*m/m2h°C. En el SI la unidad de conductividad es el J*m/m2s o lo que es lo mismo j/ms°k. la equivalencia entre ambas unidades viene dada por la expresión:
1 kcal/mh°k=4186J/m*3600s*°k=1,16 J/ms°k=1,16W/m*°k
En función de la magnitud de su coeficiente de conductividad, puede establecerse si una determinada sustancia es un buen aislante o un buen conductor de calor. Los mejores aislantes son las sustancias de cuya composición no entran a formar parte los metales, tales como el cuero la madera, el vidrio y los diferentes tipos de plásticos. Así mismo buenos aislantes los materiales de estructura porosa como el corcho, el serrín y el amianto por el contrario, los coeficientes de conductividad más elevados y, por consiguiente, los valores mas adecuados de conductividad, los presentan los metales.
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN EN k.
La conductividad térmica de los sólidos es mayor que la de los líquidos, la que a su vez es mayor que la de los gases. Las conductividades de los sólidos pueden, ya sea aumentar o disminuir con la temperatura. La conductividad para muchos líquidos decrece con aumento en la temperatura, aunque el agua es una excepción notable. Para todos los gases y vapores comunes, hay un aumento con aumento en la temperatura.
Parece ser que la influencia de la presión en la conductividad de los sólidos y líquidos es despreciable y los datos reportados sobre gases son muy inexactos; A partir de la teoría cinética de los gases, se puede concluir que la influencia de la presión deberá ser pequeña, excepto a vacíos muy bajos.
Transferencia de calor por conducción.
Cuando en un cuerpo existe un gradiente de temperatura, la experiencia muestra que hay una transferencia de energía desde la región a alta temperatura hacia la región de baja temperatura. Se dice que la energía se ha transferido por conducción y que el flujo de calor por unidad de área es proporcional al gradiente normal de temperatura:
Cuando se introduce la constante de proporcionalidad:
en donde:
• es la rapidez de transferencia de calor
• δT/δx es el gradiente de temperatura en la dirección del flujo de calor.
• k se le llama la conductividad térmica del material,
El signo menos se inserta para que se satisfaga el segundo principio de la termodinámica, es decir, el calor deberá fluir hacia abajo en la escala de temperatura.
La ecuación se le llama la ley de conducción de calor de Fourier que define la conductividad térmica. Este coeficiente se define, pues, como el valor numérico de la cantidad de calor que atraviesa una placa de espesor igual a la unidad de longitud y superficie también unitaria perpendicular al flujo de calor, en la unidad de tiempo, cuando la temperatura de sus dos caras es de 1°C. la unidad del coeficiente expresada a partir de la caloría, es la kcal*m/m2h°C. En el SI la unidad de conductividad es el J*m/m2s o lo que es lo mismo j/ms°k. la equivalencia entre ambas unidades viene dada por la expresión:
1 kcal/mh°k=4186J/m*3600s*°k=1,16 J/ms°k=1,16W/m*°k
En función de la magnitud de su coeficiente de conductividad, puede establecerse si una determinada sustancia es un buen aislante o un buen conductor de calor. Los mejores aislantes son las sustancias de cuya composición no entran a formar parte los metales, tales como el cuero la madera, el vidrio y los diferentes tipos de plásticos. Así mismo buenos aislantes los materiales de estructura porosa como el corcho, el serrín y el amianto por el contrario, los coeficientes de conductividad más elevados y, por consiguiente, los valores mas adecuados de conductividad, los presentan los metales.
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN EN k.
La conductividad térmica de los sólidos es mayor que la de los líquidos, la que a su vez es mayor que la de los gases. Las conductividades de los sólidos pueden, ya sea aumentar o disminuir con la temperatura. La conductividad para muchos líquidos decrece con aumento en la temperatura, aunque el agua es una excepción notable. Para todos los gases y vapores comunes, hay un aumento con aumento en la temperatura.
Parece ser que la influencia de la presión en la conductividad de los sólidos y líquidos es despreciable y los datos reportados sobre gases son muy inexactos; A partir de la teoría cinética de los gases, se puede concluir que la influencia de la presión deberá ser pequeña, excepto a vacíos muy bajos.
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