This document discusses different methods of heat transfer: conduction, convection, and radiation. Conduction involves the transfer of thermal energy through direct contact of molecules in a material. Convection is the transfer of heat by the movement of fluids. Radiation involves the transfer of heat through electromagnetic waves. Equations for calculating heat transfer by each of these methods are presented, along with examples of applying the equations.

1. Capitulo 18: transferencia de calor
Carrasco de la Cruz Tania Paulina
Física General

2. Capitulo 18: transferencia de calor
Carrasco de la Cruz Tania Paulina
Calor
una forma de energía en
transito. Siempre que hay
una diferencia de
temperatura entre dos
cuerpos o entre dos partes
de un mismo cuerpo se
dice que el calor fluye en
la dirección de mayor a
menor temperatura

3. Capitulo 18: transferencia de calor
Conducción
Proceso por el que se transfiere energía térmica
mediante colisiones de moléculas adyacentes a
lo largo de un medio material. El medio en sí
no se mueve.
Convección
La convección es el proceso por el que se
transfiere calor por medio del movimiento real
de la masa de un fluido.
Radiación
La radiación es el proceso por el que el calor se
transfiere mediante ondas electromagnéticas.

4. Capitulo 18: transferencia de calor
Conducción
La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es
directamente proporcional a la diferencia de temperatura
(At = t'— t) entre las dos caras.
La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es
directamente proporcional al área A de la placa.
La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es
inversamente proporcional al espesor L de la placa.

5. Capitulo 18: transferencia de calor
Conducción
𝐻 =
𝑄
𝜏
= 𝐾𝐴
∆𝑡
𝐿
La conductividad térmica de una sustancia
es una medida de su capacidad para
conducir el calor y se define por medio de
la relación:
𝐻 =
𝑄𝐿
𝜏𝐴∆𝑡
Estos resultados se pueden expresar en
forma de ecuación introduciendo la
constante de proporcionalidad k.

6. Capitulo 18: transferencia de calor
Conducción: ejemplo
La pared exterior de un homo de ladrillos tiene un espesor de 6 cm. La superficie interior se encuentra a
150°C y la exterior a 30°C. .Cuanto calor se pierde a través de un área de 1 m2 durante 1 h?
Datos:
A = 1 m²
L = 0.060 m
r = 1 h = 3600 s
∆t = (150°C - 30°C)
= 120°C = 120 K
K=0.7 W/m⸱
K
Solución:
despejando Q de la ecuación obtenemos
𝐻 =
𝑄𝐿
𝜏𝐴∆𝑡
Q= 𝐾𝐴𝜏
∆𝑡
𝐿
Sustituyendo:
Q=
[
0.7𝑊
𝑚𝐾
](1𝑚2)(3600𝑠)(120𝐾)
0.060 𝑚
= 5.04 𝑥106𝐽
Por tanto, 5.04 MJ de
calor fluye cada hora
del interior de la pared
de ladrillos al exterior.

7. Capitulo 18: transferencia de calor
Convección
convección natural.
El movimiento de un fluido es causado por una
diferencia de densidad originada por un cambio de
temperatura.
convección forzada.
Cuando un fluido es obligado a moverse por la
acción de una bomba o unas aspas.

8. Capitulo 18: transferencia de calor
Convección
𝑅 =
𝐸
𝜏𝐴
=
𝑃
𝐴
Las mediciones experimentales han demostrado que la razón
a la que es radiada la energía térmica desde una superficie
varía directamente a la cuarta potencia de la temperatura
absoluta del cuerpo radiante.
Absorbedor idea: Un objeto que absorbe toda la radiación
que incide sobre su superficie. Sera igual un radiador ideal:
La emisividad e es una medida de la capacidad de un cuerpo
para absorber o emitir radiación térmica.
La razón de radiación R de un cuerpo se
define formalmente como la energía
radiante emitida por unidad de área por
unidad de tiempo; dicho de otro modo, la
potencia por unidad de área. En forma
simbólica esto se expresa

9. Capitulo 18: transferencia de calor
Convección El enunciado formal de esta dependencia, conocida
como la ley Stefan-Boitzmann, se puede escribir como
𝑅 =
𝑃
𝐴
= 𝑒𝜎𝑇4

10. Capitulo 18: transferencia de calor
Convección: ejemplo
Que potencia será radiada por una superficie esférica de plata de 10 cm de diámetro si su
temperatura es de 527°C? La emisividad de la superficie es 0.04.
Solución: El radio es la mitad del diámetro, así que R = 0.05 m. Luego, el área es:
A = AπR² = 4π(0.05 m)²; A = 0.0314 m²
La temperatura absoluta es
T = 527°C + 273 = 800 K
*Despejando P de la ecuación se obtiene
P = eσAT⁴
= (0.04)[5.67 X l0⁻⁸ W/(m² • K⁴)](0.0314 m²)(800 K)⁴
= 29.2 W
∗ 𝑅 =
𝑃
𝐴
= 𝑒𝜎𝑇4

11. Capitulo 18: transferencia de calor
Convección ley de Prevost del intercambio de calor
Un cuerpo que se halla a la misma temperatura que sus
alrededores irradia y absorbe calor con la misma razón.
Razón de
radiación neta =
razón de emisión
de energía
_ razón de absorción
de energía
𝑅 = 𝑒𝜎 𝑇1
4
− 𝑇2
4
𝑅 = 𝑒𝜎𝑇1
4
− 𝑒𝜎𝑇2
4