Clase 15

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Clase 15

  1. 1. Transferencia de Calor
  2. 2. TEMPERATURA Y CALOR <ul><li>Si se echa café caliente ( 95 ºC ) en una taza fría (25 ºC ), el café se enfría y la taza se calienta </li></ul>
  3. 3. CONCEPTO DE CALOR <ul><li>El calor es la energía que se transfiere desde un sistema a otro, debido a una diferencia de temperatura entre ellos . </li></ul><ul><li>Como el calor es energía en tránsito se mide en el SI en la misma unidad que la energía y el trabajo o sea en Joule </li></ul><ul><li>También se usa otra unidad llamada caloría 1cal = 4,186 J. Las Calorias con mayúscula que vienen expresadas en los alimentos es 1Cal=1kcal o sea 1Cal = 4.186 J </li></ul>
  4. 4. EQUILIBRIO TÉRMICO <ul><li>Si esperamos un tiempo, el sistema (taza-café) pasa del estado (a) donde el café le sede calor a la taza a un estado ( b) donde deja de pasar el calor. Este es el estado de equilibrio térmico. </li></ul>
  5. 5. CONCEPTO DE TEMPERATURA <ul><li>La temperatura puede definirse como la variable macroscópica mediante la cual podemos determinar si un sistema está (o no está) en equilibrio térmico con otro sistema </li></ul><ul><li>También se define como una medida de la energía cinética promedio del movimiento de traslación, de las partículas que forman el sistema. Si la temperatura se incrementa es consecuencia del aumento de la energía cinética promedio de traslación de las moléculas del sistema que aumenta la probabilidad de choques </li></ul>
  6. 6. Escalas de temperatura Escala Celsius, Kelvin, Fahrenheit para el punto de fusión y ebullición del agua.
  7. 7. CALOR ESPECÍFICO c <ul><li>Para utilizar una variable que no dependa de la masa de la muestra se introduce el concepto de calor específico: c </li></ul><ul><li>Calor específico (c) es la cantidad de calor por unidad de masa , necesaria para variar la temperatura de la sustancia en 1ºC </li></ul><ul><li>Si Q (calor aportado al sistema) produce un cambio de temperatura  T en una masa m de una sustancia entonces </li></ul><ul><li>Q = m. c.  T donde c e s la cantidad de calor por unidad de masa , necesaria para variar la temperatura de la sustancia en 1ºC . Para el caso del agua C = 1 kcal / kg ºC = 4186 J / kg ºC </li></ul>Q: calor aportado al sistema m: masa del sistema c: calor específico  T : incremento de temperatura que experimenta el sistema
  8. 8. TABLA DE CALOR ESPECÍFICO
  9. 9. FORMAS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR <ul><li>El calor es la energía que fluye desde un objeto a otro como consecuencia de la diferencia de temperatura entre ellos </li></ul><ul><li>Existen tres mecanismos básicos por los que el calor fluye espontáneamente desde una región de temperatura alta a de temperatura baja. </li></ul><ul><li>Conducción, convección y radiación </li></ul>
  10. 10. Conducción <ul><li>La transferencia de calor por conducción se da por medio de la agitación molecular dentro de un material. </li></ul><ul><li>Si un extremo de una barra de metal está a una temperatura más alta, la energía será transferida a través de la barra hacia el extremo más frío porque las partículas de más alta velocidad chocan con las más lentas provocando una transferencia neta de energía. </li></ul>
  11. 11. Velocidad de flujo, R La rapidez con la que transfiere calor de un lado a otro se denomina velocidad de flujo, R . k es una característica del material denominada conductividad térmica Q: calor aportado al sistema m: masa del sistema c: calor específico  T : incremento de temperatura que experimenta el sistema R: velocidad de flujo k: conductividad térmica t: tiempo
  12. 12. Conductividad térmica de varias sustancias en unidades de: Sustancia Conductividad Térmica Plata 430 Cobre 400 Aluminio 240 Hierro 80 Concreto 1,3 Vidrio 0,80 Agua 0,80 Tejido graso 0,20 Madera, pino 0,12 Material aislante 0,04 Aire 0,025
  13. 13. Convección <ul><li>La convección es la transferencia de calor debida al movimiento total de un fluido tal como aire o agua. Se da cuando el fluido que se calienta y se mueve lejos de la fuente del calor, llevando energía. </li></ul><ul><li>La convección sobre una superficie caliente ocurre cuando el aire caliente se expande y se eleva por ser menos denso. </li></ul>
  14. 14. <ul><li>El aire caliente sube y desplaza al aire frío que baja por ser más denso. </li></ul><ul><li>Suponga que el aire se comporta como un gas ideal a presión constante. </li></ul>EJEMPLO TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN EN GASES Si la temperatura de una masa de aire aumenta debe de aumentar también su volumen. Cuarto cerrado con calentador Aire más denso Aire menos denso Calentador
  15. 15. Radiación <ul><li>Es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. Transmite energía desde el cuerpo radiante. </li></ul>Para temperaturas normales, lejos del “rojo vivo”, la radiación electromagnética es en la región del infrarrojo.
  16. 16. Resuelva <ul><li>EJEMPLOS CONVECCION,CONDUCCION Y RADIACION </li></ul><ul><li>TRANSMISIÓN DEL CALOR EN UNA PERSONA HACIA EL MEDIO AMBIENTE DE MAS DE 37 ° Y MENOS DE 10° EXPLIQUE </li></ul><ul><li>Si usted se coloca un trozo de hielo en la boca, en algún momento toda el agua pasa de hielo T = 32,0 º F a la temperatura corporal T= 98,6 º F. </li></ul><ul><li>.Exprese estas temperaturas en º C y en K. Que mecanismo de transferencia de calor es el Indicado en el enunciado </li></ul>
  17. 18. TRANSMISIÓN DEL CALOR EN UNA PERSONA <ul><ul><li>La transmisión de calor desde la piel hasta el medio ambiente se realiza normalmente por radiación de la piel que representa alrededor de la mitad de la perdida promedio de calor del cuerpo cuando una persona, ya esté desnuda o con ropa </li></ul></ul><ul><ul><li>También se transmite calor por conducción desde la piel al aire circundante. La velocidad de pérdida de calor por conducción si disminuye cuando estamos vestidos. </li></ul></ul><ul><ul><li>También ocurre una pequeña transmisión del calor por convección que se hace mas importante cuando hay viento </li></ul></ul>
  18. 19. Enfriamiento del Cuerpo por Transpiración <ul><li>Cuando la temperatura ambiente es mayor que la del cuerpo humano, todos los mecanismos de conducción de calor son hacia el cuerpo. </li></ul><ul><li>Los únicos mecanismos de transferencia de calor hacia el entorno son la evaporación del sudor y la pérdida de calor debida a la respiración. </li></ul>

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