La transferencia de calor es la rama de la ciencia que estudia la transferencia de energía (en forma de calor) entre materiales debido a las diferencias de temperatura. El calor es una forma de energía que se transfiere debido a las diferencias de temperatura.
Después de leer el término “transferencia de calor” surge la pregunta de por qué estudiarlo por separado cuando también se puede estudiar en termodinámica.
La respuesta es muy simple. La termodinámica estudia la cantidad total de transferencia de calor entre dos estados de equilibrio, mientras que la transferencia de calor estudia la tasa de transferencia de calor y este estudio se puede utilizar para conocer la temperatura de un material en un momento dado. .
ejemplo-
Al estudiar el enfriamiento de un cuerpo en el aire, la termodinámica nos dice el calor total rechazado por el cuerpo para alcanzar el equilibrio. No te dicen cuanto tarda. Por lo tanto, la transferencia de calor se utiliza para responder a esta pregunta.
Tabla de contenido
modo de transferencia de calor:
Los modos son cómo se transfiere el calor de un cuerpo a otro.
Hay tres modos:
- transmisión
- convección
- radiación
Transferencia de calor conductiva:
Cuando el calor se transfiere entre sustancias por el movimiento de los electrones y la vibración de las moléculas de la red, se denomina conducción.
Este fenómeno ocurre generalmente en sólidos en los que las moléculas no fluyen fácilmente.
También ocurre en líquidos y gases, pero los efectos de la conducción en esas condiciones son insignificantes.
ejemplo-
Si se calienta un extremo de una barra de acero, el aumento de temperatura en el otro extremo es un ejemplo de transferencia de calor por conducción.
Ley de conducción / Ley de conducción de Fourier-
La ley de Fourier establece:
- La tasa de transferencia de calor es proporcional al gradiente de temperatura.
- El coeficiente de transferencia de calor es proporcional al área de la sección transversal del material.
q = -KA(dX/dt)
(Nota: donde K es la conductividad térmica, q es el coeficiente de transferencia de calor y el signo negativo se usa para satisfacer
Segunda condición de límite inferior termodinámica. )
Convección:
La convección es el efecto combinado de la conducción de calor y la conducción de calor. flujo de fluido.
En este tipo de modo, el calor es conducido o transferido a capas de fluido adyacentes por conducción.
Esta capa luego es desplazada por otras capas de menor temperatura a través del flujo de fluido.
Suele ocurrir en líquidos y gases.
La convección depende del caudal másico, la densidad del fluido y la viscosidad del fluido.
Ley de convección/Ley de enfriamiento de Newton-
Estado newtoniano en el que el coeficiente de transferencia de calor entre fluidos es:
- El coeficiente de transferencia de calor es proporcional al área de la sección transversal.
- La tasa de transferencia de calor es proporcional a la diferencia de temperatura que existe.
q = hA(T2 –T1)
(Nota: donde h se conoce como el coeficiente de transferencia de calor por convección, q es el coeficiente de transferencia de calor. )
radiación:
Este fenómeno funciona en el vacío o en ausencia de un medio mediante la emisión de radiación electromagnética.
ejemplo-
Gracias a este modo de transferencia de calor, el sol puede aumentar la temperatura de la tierra.
Ley de Radiación / Ley de Stefan-Boltzmann –
Establece que el cuerpo libera energía continuamente hasta que su temperatura alcanza la temperatura de su entorno.
q = σATcuatro (para cuerpo negro)
q =εσATcuatro (para no cuerpo negro)
[NOTE – here ε is emissivity, Q is heat transfer rate and σ is Boltzmann constant (σ = 5.669*10-8)]
Una introducción general a la transferencia de calor. Más sobre esto en un artículo posterior. gracias por leer.