Transferencia de calor

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL


ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS


INGENIERÍA EN SISTEMAS AMBIENTALES


Laboratorio de Fisicoquímica de Materiales Peligrosos




Práctica 13: “Formas de transmisión de calor”



6AM1



Equipo 1



Arredondo Alcalde Fernando Miguel
Paz Hernández Mariana
Solís Trujillo Itzel Guadalupe




“LA TÉCNICA AL SERVICIO DE LA PATRIA”
INTRODUCCIÓN
Se denomina calora la transferencia de energía que tiene lugar sin un movimiento ordenado del sistema cuando se realiza un trabajo mecánico. La energía calorífica se transmite desde la zona de mayor temperatura hasta las de menor temperatura, dicho proceso va acompañado de una variación de entropía hasta que, de ser posible, se alcanza un estado de equilibrio térmico, el cuál es caracterizado por una distribuciónuniforme de temperaturas. Lo anterior se puede explicar a través de la ley cero de la termodinámica, la cual se basa en la experiencia de que sistemas en contacto térmico no están en completo equilibrio entre sí, mientras no tengan el mismo grado de calor, es decir, la misma temperatura.
La transmisión del calor, se da por tres básicos mecanismos:
-Conducción: la energía calorífica estransmitida durante el contacto directo entre cuerpos, o parte de ellos, a diferentes temperaturas. Tiene lugar mediante choques o acoplamientos entre las moléculas del sistema; ya que en las zonas más calientes hay mayor energía térmica, mientras que en las zonas más frías existe una menor energía térmica. Éste proceso es de vital importancia en materiales sólidos, ya que en líquidos y gases aparececombinado con la convección y, prácticamente, se ve enmascarado por ésta.
-Convección: este proceso tiene mucha importancia en fluidos, también es denominado conducción superficial, ya que el flujo de calor está relacionado con la conducción a través de una fina capa del fluido que se encuentra junto a la superficie, siendo el proceso de conducción superficial el que provoca que un fluido en reposoen contacto con una superficie a diferente temperatura, tenga una diferencia de temperaturas en el fluido, dando lugar a diferencias de densidad en el mismo que producirán a su vez un desplazamiento físico de materia a diferentes temperaturas de unas zonas a otras; teniéndose así, convección de tipo natural.
-Radiación: la energía calorífica se transmite en forma de energía de la radiaciónelectromagnética, la cual es emitida por todos los cuerpos por el hecho de encontrarse a cierta temperatura T, y que puede propagarse a la velocidad de la luz (porque es luz de distintas longitudes de onda) y que puede ser absorbida por los cuerpos, incrementando así su temperatura. Este mecanismo es el único medio de transmisión del calor cuando ésta tiene lugar a través del vacío, y puede ser muyimportante para elevadas temperaturas.

OBJETIVOS
Demostrar las formas más importantes de transmisión del calor: conducción, convección y radiación.

DESARROLLO EXPERIMENTAL
Conducción del calor
Se colocó un vaso de precipitados de 500 mL con agua en una parrilla de calentamiento, mientras se medía su temperatura en todo momento. Por otro lado, se midió la temperatura de una barra de metal con untermómetro electrónico, antes y después de introducirla en el agua calentada previamente. Cuando el baño alcanzó una temperatura de 85°C, y con la temperatura de la barra de metal ya medida, se introdujo a éste y se volvió a medir la temperatura de la barra ya dentro del baño.

Convección del calor
En una parrilla de calentamiento, se colocó un matraz de 500 mL con un volumen de 300 mL a calentar y através de un termómetro electrónico, se midió la temperatura del agua a diferentes alturas del vaso.
Convección del calor en el aire
Se construyó un rehilete con papel aluminio y se expuso a corrientes de aire caliente, el cual fue inducido al calor a través de un mechero encendido. Se observó el movimiento del rehilete ante las ondas de aire caliente.
NOTA: el experimento de radiación no se...