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328 EL CALOR Y SUS EFECTOS
D) TRANSMISIÓN DE CALOR
XV 38. Transmisión del calor por conducción. Ley de Fourier
Se produce CONDUCCIÓN DEL CALOR, cuando en las diversas partes de un cuerpo a distinta
temperatura la agitación térmica se transmite de molécula a molécula hasta la unificación
de aquélla.
La conducción en gases y líquidos es una consecuencia de la agitación molecular y de la equi-
partición de la energía en el choque (tendencia a la igualación de la energía cinética en choques
sucesivos). El fenómeno de igualación de la energía cinética media, y en consecuencia de la tem-
peratura es muy lento; en los gases y líquidos el fenómeno de transmisión del calor se realiza, en
general, por CORRIENTES DE CONVECCIÓN.
La conducción de calor en los sólidos obedece a causas análogas, siendo los distribuidores de
la energía los electrones constituyentes de los átomos que, en agitación térmica, se comportan
como un GAS ELECTRÓNICO. Los metales (cuyos átomos retienen débilmente a sus electrones) con-
ducen el calor más rápidamente que los no metales.
La cantidad de calor que pasa en un tiempo Dt, a través de una lámina de un material cuya
superficie es A y su espesor Dx y cuyas paredes están a temperaturas T y T (T >T ), está deter-
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Fig. XV-22. El calor atraviesa un minada experimentalmente por Jean Baptiste Joseph, barón de Fourier (1768-1830), que expresa:
muro por conducción.
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DQ =- KA T - T 1 Dt Û H= DQ = - KA DT
Dx Dt Dx
COEFICIENTE DE H es la RAPIDEZ DE TRANSFERENCIA DE CALOR a través del área A y K es una constante de propor-
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA cionalidad que depende de la sustancia de que está hecha la lámina, a la que llamamos CONDUCTI-
(W/m · K)
VIDAD TÉRMICA. En realidad el valor de K depende de la temperatura aumentando ligeramente
Ag 429 cuando ésta aumenta, pero se puede considerar casi constante en todo un material si la diferencia
Cu 400 de temperatura entre sus partes no es demasiado grande.
Al 205 La fórmula anterior es expresión particular de una ley general en la que por la forma del cuer-
Fe 80,4 po, su heterogeneidad u otras circunstancias, no hay por qué suponer una variación uniforme de
Hg 58,6 temperatura a lo largo de una dimensión x. Si suponemos espesores infinitesimales, a los que co-
rresponden variaciones infinitesimales de temperatura, entonces:
H O (27 ºC) 0,609
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Hielo 0,592 dQ dT
Yeso 0,520 H = = - KA
Aire (27 ºC) 0,026 dt dx
Lana de algodón 0,017 en la que dT/dx recibe el nombre de GRADIENTE DE TEMPERATURA, F =dQ/dt FLUJO CALORÍFICO o
Corcho 0,043 TÉRMICO y siendo INTENSIDAD TÉRMICA la energía (calor) que por unidad de tiempo atraviesa la uni-
Cristal 0,7-0,9 dad de área.
dQ dT MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
I = = - K
Adt dx
Las fórmulas estudiadas son aplicables a los hilos o barras cuando éstos están absolutamente
aislados; pero si hay pérdidas de calor por su superficie (RADIACIÓN) se verifica que, cuando la dis-
tancia de un punto al extremo más caliente aumenta, la temperatura desciende según una ley ex-
ponencial cuya expresión es:
T T =(T T ) e ax
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T es la temperatura del punto considerado; T y T , las temperaturas de los extremos caliente y frío
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de la barra; x, la distancia del punto considerado al extremo caliente; e, la base de los logaritmos
neperianos; a, una constante cuyo valor es:
hp
a =
KA
A: la sección; p: es el perímetro; K: es coeficiente de conductibilidad; h: el coeficiente de ra-
diación o conductibilidad externa.
PROBLEMAS: 33 al 40.
XV 39. Transmisión del calor por convección
Se produce la transmisión del calor por CONVECCIÓN cuando se produce su distribución por
corrientes materiales de fluido.
Tales corrientes pueden ser originadas por la menor densidad de las partes más calientes que,
en consecuencia, ascienden y la mayor densidad de las porciones frías que descienden.
