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Transferencia calor: leyes Fourier, Newton, Stefan-Boltzmann
- 1. Unidad IV Transferencia de calor
- 2. Contenido 4.1 Introducción 4.1.1 Mecanismos en la transferencia del calor 4.2 Ley de Fourier de la transferencia del calor 4.2.1 Deducción de la Ley de Fourier 4.2.2 La conductividad térmica como función de la temperatura 4.2.3 Calculo y estimación de la conductividad térmica en los solidos, líquidos, gases y mezclas 4.3 Ley de Newton del enfriamiento 4.3.1 Naturaleza de la transferencia por convección 4.3.2 Expresión matemática de la Ley de Newton 4.3.3 Concepto de coeficiente de película Newtoniano 4.3.4 La convicción natural y forzada 4.4 Ley de Stefan-Boltzman de la radiación 4.4.1 Radiación térmica y Espectro electromagnético 4.4.2 Ley de Stefan-Boltzman
- 3. Actividades • Tabla: Fenómenos de transporte • Ejercicios de tarea
- 4. Transferencia Fenómeno físico Ley Ecuación Descripción de términos (unidades y cantidades) Momento Viscosidad Ley de Newton de la viscosidad Energía Calor Ley de Fourier Masa Difusión Ley de Fick Tabla: Fenómenos de transporte 𝜏 𝑦𝑥 = 𝐹 𝑎 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 "x" 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑝erpendicular a la dirección "y" = 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑎 = 𝑀 𝐿 𝑡2 𝐿2 = 𝑀 𝐿 𝑡2 𝜇 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐𝑎 = 𝑉𝑥 𝜌 𝑦 = 𝐿 𝑡 ∗ 𝑀 𝐿3 ∗ 𝐿 = 𝑀 𝐿 𝑡 𝑉𝑥 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 "x" = 𝐿 𝑡 𝑦 = 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑎 𝑐𝑎𝑏𝑜 𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝐿 𝑞 𝑦 = −𝑘 𝑑𝑇 𝑑𝑦 𝜏 𝑦𝑥 = − 𝜇 𝑑𝑣 𝑥 𝑑𝑦 𝑗 𝐴𝑦 = − 𝜌 𝒟 𝐴𝐵 𝑑𝜔 𝐴 𝑑𝑦 𝑗 𝐴𝑦 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝜔 𝐴𝑦 𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑎 = 𝑀 𝐿2 𝑡 𝒟 𝐴𝐵 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑓𝑢𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑎 𝑡 = 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 = 𝐿2 𝑡 𝜌 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝑚 𝑣 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 𝑀 𝐿3 𝜔 𝐴 = 𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝜌 𝐴0 𝜌 𝐴0 + 𝜌 𝐵0 = 𝑀 𝐿3 𝐴0 𝑀 𝐿3 𝐴0 + 𝑀 𝐿3 𝐵0 = 𝐴𝐷𝐼𝑀𝐸𝑁𝑆𝐼𝑂𝑁𝐴𝐿 𝑦 = 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑎 𝑐𝑎𝑏𝑜 𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑓𝑢𝑠𝑖ó𝑛 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝐿 𝐴 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑒 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 𝐴 𝐵 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑒 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 (𝐵) 𝑞 𝑦 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 = 𝑄 𝑎 = 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑎 = 𝑀 𝐿2 𝑡2 𝐿2 𝑡 = 𝑀 𝑡3 𝑘 = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 = 𝑃 𝑦 𝑇 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 ∗ 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 = 𝑀 𝐿2 𝑡3 𝐿 𝑇 = 𝑀𝐿 𝑡3 𝑇 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 = 𝑇 𝑦 = 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑎 𝑐𝑎𝑏𝑜 𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 = distancia = 𝐿