Transferencia de Calor || TEORÍA EXPLICADA || Física II

Ingeniería Entrópica

15 May 202112:39

Summary

TLDREn este video se explica la teoría detrás de la transferencia de calor, abordando los tres mecanismos principales: conducción, convección y radiación. Se describe cómo la conducción ocurre cuando la energía se transfiere entre moléculas, la convección se da en fluidos al calentarse y ascender, y la radiación implica la emisión de ondas electromagnéticas desde los cuerpos calientes. Además, se explican las leyes físicas que rigen estos procesos, como la ley de Fourier para la conducción y la ecuación de Stefan-Boltzmann para la radiación, proporcionando una comprensión clara y accesible de estos conceptos esenciales en la ingeniería térmica.

Takeaways

😀 La transferencia de calor ocurre de tres maneras: conducción, convección y radiación.
😀 La conducción es el intercambio de energía entre moléculas en contacto directo. Ocurre principalmente en sólidos, pero también en líquidos y gases.
😀 En la conducción, las moléculas más calientes transmiten su energía a las más frías mediante colisiones.
😀 La ley de Fourier describe la conducción de calor y establece que el flujo de calor es proporcional al área, al gradiente de temperatura y a la conductividad térmica del material.
😀 En convección, el calor se transfiere entre sólidos y fluidos (líquidos o gases). Un fluido se calienta, se expande y se vuelve menos denso, creando corrientes convectivas.
😀 La ley de enfriamiento de Newton describe la transferencia de calor por convección y depende de la constante de convección, el área de transferencia y la diferencia de temperatura.
😀 La radiación es la transferencia de energía en forma de ondas electromagnéticas, que viajan a la velocidad de la luz.
😀 Todos los cuerpos con temperatura emiten radiación. La cantidad de radiación depende de su temperatura y su coeficiente de emisividad.
😀 La ley de Stefan-Boltzmann describe la radiación y establece que el calor radiado es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo.
😀 Un cuerpo negro (emisividad = 1) es un modelo ideal que absorbe toda la energía que incide sobre él, mientras que otros cuerpos tienen una emisividad menor.

Q & A

¿Qué es la transferencia de calor?
-La transferencia de calor es el proceso mediante el cual la energía térmica se desplaza de un lugar a otro debido a una diferencia de temperatura. Esta transferencia puede ocurrir por tres métodos: conducción, convección y radiación.
¿Cuáles son los tres métodos de transferencia de calor?
-Los tres métodos de transferencia de calor son: conducción, convección y radiación.
¿Cómo ocurre la conducción de calor?
-La conducción es el proceso en el que la energía térmica se transfiere entre moléculas que están en contacto directo. Este proceso es común en sólidos, líquidos y gases, y se basa en la vibración de las moléculas, donde las de mayor energía transfieren calor a las de menor energía.
¿Qué establece la ley de Fourier en cuanto a la conducción de calor?
-La ley de Fourier establece que el flujo de calor es directamente proporcional al área de conducción, a la diferencia de temperatura y a la constante de conducción térmica, e inversamente proporcional al espesor del material por el que se transfiere el calor.
¿Qué es la constante de conducción térmica?
-La constante de conducción térmica es una propiedad del material que describe cuán fácilmente puede transferir calor. Cuanto mayor es esta constante, mayor es la capacidad de conducción térmica del material.
¿Qué es la convección y cómo funciona?
-La convección es la transferencia de calor entre sólidos y fluidos (líquidos o gases). Cuando un fluido se encuentra con una superficie caliente, se calienta, se expande, su densidad disminuye y asciende, mientras que el fluido más frío baja. Este proceso genera corrientes convectivas que permiten el intercambio de calor.
¿Cómo se calcula el caudal calórico en convección?
-El caudal calórico en convección se calcula mediante una constante de convección, que depende de varios factores como la superficie del material, la viscosidad del fluido, la velocidad del fluido y la diferencia de temperatura. Este valor es empírico y se calcula en función del sistema específico.
¿Qué es la radiación térmica?
-La radiación térmica es la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas. Todos los cuerpos que tienen temperatura emiten energía en forma de estas ondas, que se propagan a la velocidad de la luz.
¿Qué establece la ecuación de Stefan-Boltzmann sobre la radiación?
-La ecuación de Stefan-Boltzmann establece que la radiación emitida por un cuerpo es directamente proporcional a su área y a la cuarta potencia de su temperatura absoluta. Esta ecuación se utiliza para calcular el caudal calórico debido a la radiación.
¿Qué es un cuerpo negro y cómo se relaciona con la radiación?
-Un cuerpo negro es un material teórico que absorbe toda la energía que incide sobre él y emite la máxima cantidad de radiación posible. En la ecuación de radiación, se asume que su coeficiente de emisividad es igual a 1. Los cuerpos reales tienen un coeficiente de emisividad entre 0 y 1, lo que significa que no absorben toda la energía.