Ley de Fourier - Apuntes 1 PDF

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Ley de Fourier La conducción de calor o transmisión de calor por conducción es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está en contac...

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Ley de Fourier La conducción de calor o transmisión de calor por conducción es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está en contacto con el primero. La propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la conductividad térmica. La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que s la capacidad de los materiales para oponerse al paso de calor. La transmisión de calor por conducción, entre dos cuerpos entre diferentes partes de un cuerpo, es el intercambio de energía interna, que es una combinación de la energía cinética y energía potencial de sus partículas microscópicas, moléculas, átomos y electrones. La conductividad térmica de la materia depende de su estructura microscópica en un fluido se debe principalmente a colisiones aleatorias de las moléculas; en un sólido depende del intercambio de electrones libres principalmente en metales o de los modos de vibración de sus partículas microscópicas dominantes en los materiales no metálicos. Para el caso simplificado de flujo de calor estacionario en una sola dirección, el calor transmitido es proporcional al área perpendicular al flujo de calor, a la conductividad del material y a la diferencia de temperatura, y es inversamente proporcional al espesor.

La ecuación que describe la conducción térmica se conoce como ley de Fourier, en este caso el campo Ψ es la temperatura T, y el coeficiente α=K/(ρc), donde K, es la conductividad térmica, ρ la densidad, y c es el calor específico del material.

La conducción del calor se establece siempre que exista un gradiente o diferencia de temperaturas entre dos puntos de una barra metálica. Se estudia cada uno de los fenómenos en dos partes: Se calcula la solución de la ecuación diferencial que gobierna el proceso. Se simulan los fenómenos a partir de mecanismos básicos simples. La simulación nos permitirá explicar las facetas esenciales de la descripción matemática del fenómeno en cuestión.

NOTA: Siempre va a pasar del cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura

q=Energía/ área*tiempo

La ley de Fourier puede expresarse en términos de flujo de calor. El flujo de calor se define como la velocidad de transmisión de calor por unidad de área perpendicular a la dirección del flujo. La velocidad de transmisión de calor se denomina también potencia.

De la ecuación anterior podemos decir que: En medios homogéneos e Isótropos, la máxima velocidad de transmisión por conducción se produce en la dirección del gradiente de temperatura, porque la densidad del flujo de calor y el gradiente de temperatura son vectores colineales. En medios homogéneos pero anisótropos, la máxima velocidad de transmisión por conducción no se produce en la dirección del gradiente de temperatura, porque la dirección de la densidad del flujo de calor y del gradiente de temperatura no es en general coincidente.

En general el coeficiente de conductividad de una sustancia depende de la presión y la temperatura. Para los gases κ aumenta con la temperatura, mientras que en los líquidos y sólidos puede aumentar o disminuir. La cantidad de calor transferido por conducción en una dirección dada es proporcional al área que va el flujo de calor y a cómo disminuye la temperatura en dicha dirección. Es decir, que la cantidad de calor que se va a perder depende de la superficie del material en contacto con ese flujo y de lo mucho o poco que disminuya la temperatura en dicha dirección. La constante de proporcionalidad es la conductividad térmica. La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la tasa de transferencia de calor por conducción en una dirección dada, es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección.

Dónde:

Es la tasa de flujo de calor que atraviesa el área A en la dirección x (o λ) Es una constante de proporcionalidad llamada conductividad térmica Es la temperatura. El tiempo.

Otra forma de representar la ecuación de Fourier es la siguiente:

Ejemplos:

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESIME Azcapotzalco

Grupo: 6MV2 Transferencia de calor

Ley de Fourier

Alumnos:

Soto Trejo Alan

Boleta: 2014111361

Profesor:

Ing. Suárez Cuevas Juan Carlos Cibergrafía: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/transporte/cond_calor/conduccion/conduccion. html http://www.quimicafisica.com/ejercicio-aplicacion-ley-fourier-transmision-calor.html http://transferenciadecaloradriespinoza.blogspot.com/2015/11/segunda-clase-leyde-fourier-de.html...