Conducción

Sabemos que la transmisión de calor por conducción puede realizarse en cualquiera de los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

Sin embargo se habla que mayoritariamente los casos de este mecanismo se producen en líquido en estado estacionario (sin movimiento) y en sólidos

Las moléculas son las capaces de transportar el calor, sin embargo se dice que macroscópicamente ( es decir a nivel visual humano) no existe transferencia de materia a la vez que se transfiere el calor.

Para poder calcular el flujo de calor es necesario entender   
LEY DE FOURIER

"La cantidad de calor conducido en la dirección x, a través de un material sólido homogéneo en un intervalo de tiempo, es el producto entre el área expuesta y la transmisión de calor normal al eje x, el gradiente de temperatura y una propiedad del material conocida como conductividad térmica"

Es decir que para calcular el calor  es necesario conocer el área por donde pasa ese calor y por supuesto conocer la naturaleza del material, es decir su conductividad térmica.

Cuando se hable de cantidad de calor se designa como  “Q”, peros si se habla de flujo de Calor (que es la cantidad de calor por área)  se designa como “q”

La ley, se define matemáticamente como

Se define como Qx porque se habla de que el calor fluye en esa dirección, es decir horizontalmente

Para el flujo de calor

Para transferencia de Calor II, Uds. estudiaran la transferencia en las tres dimensiones X, Y y Z.

Por ahora sólo estudiaremos la transferencia de Calor unidireccional y en una sola dimensión.

El signo negativo que aparece es por “convención”, es decir, conviene ya que el diferencial de temperatura (dT) siempre es negativo, debido a que el calor fluye de la temperatura más elevada a la más baja, entonces al multiplicar el dT por el negativo de la fórmula, termina siendo positivo el calor que fluye.

Las unidades más comunes de las variables utilizadas son las siguientes

PAREDES PLANAS

Una aplicación inmediata de la ley de Fourier corresponde al caso de la transmisión del calor a través de una pared  plana.

Asumiendo que la conductividad térmica es uniforme,  es decir es igual en cualquier punto de la pared,  la integración de la ecuación de Fourier queda

Integración

Donde  la k hace referencia a que se trata de calor por conducción… Pero igual a veces lo encontraran sin ningún subíndice

ANALOGÍA ELÉCTRICA

Si la transmisión de calor se considera análoga al flujo de electricidad, la expresión  que contiene las variable (L k A) equivale a una resistencia y la diferencia de temperaturas a una diferencia de potencial.

Según la Ley de Ohm entonces, la transferencia de calor Q es

Potencial Térmico

 

Resistencia Térmica