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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE INGENIERIA

TRANSFERENCIA DE CALOR

CONDUCTIVIDAD TERMICA

A 13 de Octubre 2015

CONDUCTIVIDAD TERMICA

INDICE

Introducción Justificación Antecedentes Planteamiento del problema Hipótesis Objetivos Metodología  Área de estudio  Diseño Muestral Resultados Conclusiones

TRANSFERENCIA DE CALOR 2

CONDUCTIVIDAD TERMICA I.INTRODUCCION Cuando las partículas están en movimiento dentro de un sistema, se produce un intercambio de calor entre ellas, este fenómeno se denomina: transferencia de calor. Debido a que se dan choques entre las moléculas que transfieren energía cinética de unas a otras. Este informe consta de un marco teórico, datos experimentales, resultados, análisis de los mismos y las conclusiones obtenidas luego de realizar la práctica de conductividad de calor.

II.

JUSTIFICACION

Sin duda la conductividad térmica es imprescindible para nuestro día a día, pues gracias a ella somos capaces de saber que materiales son capaces de conducir o aislar el calor. Este tipo de estudios ha favorecido la creación de sistemas complejos como los termos o los refrigeradores, basados en sistemas de intercambio de calor. Asimismo, algo tan usual como un ordenador se basa también en esta conductividad térmica; y es que las piezas ensambladas en un ordenador están conectadas gracias a una pasta o grasa térmica. Sin ella difícilmente podría funcionar.

III.

IV.

ANTECENDENTES

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

V.

HIPOTESIS

TRANSFERENCIA DE CALOR 3

CONDUCTIVIDAD TERMICA El coeficiente de conductividad térmica (K) caracteriza la cantidad de calor necesario por m², para que atravesando durante la unidad de tiempo, 1 m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1 °C de temperatura entre las dos caras. La conductividad térmica se expresa en unidades de

W m K . Es una propiedad intrínseca de cada

material que varía en función de la temperatura a la que se efectúa la medida. En el experimento de espera obtener los valores de la conductividad térmica de distintos materiales, ya establecidos.

VI.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Aplicar los conocimientos adquiridos en la asignatura Transferencia de Calor de forma práctica, mediante el análisis de conductividad térmica. OBJETIVO ESPECIFICO

Medir la conductividad térmica de algunos materiales.

VII.

METODOLOGIA

 Área de estudio La conductividad térmica se refiere a la cantidad/velocidad de calor transmitida a través de un material. La transferencia de calor se produce en mayor proporción en los materiales con alta conductividad térmica con respecto a aquellos con baja conductividad térmica. Los materiales con alta conductividad térmica se usan mucho en aplicaciones de disipación térmica y los materiales con baja conductividad térmica se usan como aislante térmico. La conductividad térmica de los materiales depende de la temperatura. El contrario de la conductividad térmica se denomina resistividad térmica. Los metales con una alta conductividad térmica.



Factores que influyen en la conductividad térmica:

TEMPERATURA:

El efecto de la temperatura en la conductividad térmica es diferente para metales y para no metales. En metales la conductividad es primariamente debido a electrones libres. De acuerdo con la ley Wiedemann-Franz la conductividad térmica de los metales es aproximadamente proporcional al producto de la temperatura absoluta expresada

TRANSFERENCIA DE CALOR 4

CONDUCTIVIDAD TERMICA en Kelvins, multiplicada por la conductividad eléctrica. En metales puros la resistividad eléctrica frecuentemente se incrementa de manera proporcional a la temperatura, y por tanto la conductividad térmica permanece aproximadamente constante. En aleaciones el cambio de conductividad eléctrica es usualmente menor y por tanto la conductividad térmica se incrementa con la temperatura, frecuentemente de manera proporcional. CAMBIOS

DE FASE DEL MATERIAL

Cuando un material sufre cambios de fase de sólido a líquido o de líquido a gas, la conductividad térmica puede cambiar. ESTRUCTURA

DEL MATERIAL

Las substancias cristalinas puras pueden exhibir diferentes conductividades térmicas en diferentes direcciones del cristal, debido a diferencias en la dispersión de fonones según diferentes direcciones en la red cristalina. CONDUCTIVIDAD

ELÉCTRICA

En metales, la conductividad térmica, varía muy a la par con la conductividad eléctrica de acuerdo con la ley de Wiedemann-Franz ya que los electrones de valencia que se mueven libremente transportan no sólo corriente eléctrica sino también energía calórica. CONVECCIÓN El aire y otros gases generalmente son buenos aislantes, en la ausencia de convección, por lo tanto, muchos materiales aislantes funcionan simplemente bajo el principio de que un gran número de huecos llenos de gas prevendrán la convección a gran escala.

La conducción del calor en muchos materiales puede visualizarse como resultado de los choques moleculares, como en el caso de líquidos y gases, o movimiento de electrones o vibraciones de la red cristalina, como el caso de los sólidos. Al chocar las moléculas calientes (más rápidas) con sus vecinas frías (más lentas) les transfieren algo de su energía, y la velocidad de las vecinas aumenta por ende, dando como resultado la propagación de la energía asociada al movimiento térmico (conducción). Lo mismo puede decirse para los sólidos respecto del movimiento de los electrones o las vibraciones de la red cristalina. Para conducción de calor se utiliza la ley de Fourier que para una dimensión expresada: q cd =−k

∂T ∂x

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CONDUCTIVIDAD TERMICA Dónde:

q cd

es el flujo de calor en la dirección x

k es la conductividad térmica del material ∂T ∂x

Es el componente del gradiente de temperatura en la dirección de propagación

 Diseño muestral En la fase experimental se utilizara VIII. IX.

RESULTADOS CONCLUSIONES

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