¿cómo se expresa la conductividad térmica?

¿cómo se expresa la conductividad térmica?

¿cómo se expresa la conductividad térmica?

dimensión de la conductividad térmica

La figura IV.1 muestra el calor que fluye a una velocidad dQ/dt a lo largo de una barra de sección transversal A de material. Existe un gradiente de temperatura a lo largo de la barra (por lo que el calor fluye hacia abajo). A una distancia x del extremo de la barra la temperatura es T; a una distancia x + δx es T + δT. Observa que, si el calor fluye en sentido positivo como se muestra, δT debe ser negativo. Es decir, es más frío hacia el extremo derecho de la barra. El gradiente de temperatura dT/dx es negativo. El calor fluye en sentido contrario al gradiente de temperatura.

Lo he definido en una situación unidimensional y para un medio isótropo, en cuyo caso el flujo de calor es opuesto al gradiente de temperatura. Se puede imaginar que, en un medio anisótropo, la tasa de flujo de calor y el gradiente de temperatura pueden ser diferentes paralelos a los distintos ejes cristalográficos. En ese caso, el flujo de calor y el gradiente de temperatura pueden no ser estrictamente antiparalelos, y la conductividad térmica es una cantidad tensorial. Esta situación no nos concierne en este capítulo.

qué es la conductividad térmica

La transferencia de energía térmica se define como flujo de calor, Q. Por definición, es el flujo de energía térmica a través de un área definida durante un tiempo definido. Por tanto, las unidades de Q son julios (energía) divididos por el área (metros cuadrados) y el tiempo (segundos). Julios/(m^2∙seg). Dado que la potencia se define como la energía dividida por el tiempo y que 1 vatio es igual a 1 julio/segundo, Q también puede expresarse como vatios/m^2 .

  ¿qué características tiene marte?

La Ley de Fourier define la capacidad de un material específico para transferir calor. Define el flujo de calor, Q, a través de un material en términos del área de la sección transversal a través de la cual se produce la transferencia de energía térmica, A, y el gradiente de temperatura sobre el que se produce la transferencia, ∆T/∆x:

k es la constante de proporcionalidad de esta relación, conocida como conductividad térmica. Es una propiedad característica de un material. Las unidades de los componentes individuales de la ecuación (1) pueden escribirse (con Q definido en términos de potencia):

material

La conducción térmica es la transferencia de calor de las partes más calientes a las más frías de un cuerpo, lo que da lugar a la igualación de la temperatura. A diferencia de la transferencia de calor por convección, la conducción térmica no tiene nada que ver con los desplazamientos macroscópicos en el cuerpo, sino que es el resultado de una transferencia directa de energía entre las partículas, como las moléculas, los átomos y los electrones, con mayor energía y las de menor energía. A diferencia de la transferencia de calor por radiación, en el vacío no hay conducción térmica.

  ¿cómo funcionaba la primera impresora 3d?

=-λgradT. La constante de proporción λ es la conductividad térmica. El signo menos indica que la temperatura disminuye en la dirección del transporte de calor y, por tanto, el gradiente de temperatura es una cantidad negativa.

Pueden observarse desviaciones de la ley de Fourier en valores extremadamente altos de gradT, por ejemplo, en potentes ondas de choque, a bajas temperaturas para el helio líquido HeII, y a altas temperaturas del orden de decenas de miles de grados cuando la transferencia de energía en los gases se debe principalmente a la radiación. En medios muy enrarecidos, en los que las moléculas chocan con las paredes del recipiente y no entre sí, el concepto de temperatura local carece de sentido y la ley de Fourier es inaplicable. En este caso, no se trata de conducción térmica en un gas, sino de intercambio de calor entre los cuerpos que lo componen.

bronce

La transferencia de calor se produce a un ritmo menor en los materiales de baja conductividad térmica que en los de alta conductividad térmica. Por ejemplo, los metales suelen tener una alta conductividad térmica y son muy eficaces en la conducción del calor, mientras que ocurre lo contrario con los materiales aislantes como la espuma de poliestireno. En consecuencia, los materiales de alta conductividad térmica se utilizan ampliamente en aplicaciones de disipación de calor, y los materiales de baja conductividad térmica se utilizan como aislamiento térmico. El recíproco de la conductividad térmica se llama resistividad térmica.

  ¿qué dicen las líneas de tu mano?

es el gradiente de temperatura. Esto se conoce como la Ley de Fourier para la conducción de calor. Aunque comúnmente se expresa como un escalar, la forma más general de la conductividad térmica es un tensor de segundo rango. Sin embargo, la descripción tensorial sólo se hace necesaria en los materiales que son anisótropos.

. Una posible realización de este escenario es un edificio en un frío día de invierno: el material sólido en este caso sería la pared del edificio, que separa el frío ambiente exterior del cálido ambiente interior.

Entradas relacionadas

Esta web utiliza cookies propias para su correcto funcionamiento. Al hacer clic en el botón Aceptar, acepta el uso de estas tecnologías y el procesamiento de tus datos para estos propósitos. Más información
Privacidad