Page 398 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

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Resumen y repaso

El calor es la transferencia de energía térmica de un lugar a Al aplicar este concepto a diferentes materiales de distin­
otro. Hemos visto que la razón de transferencia por conduc­ to espesor se obtiene la ecuación siguiente:
ción, convección y radiación se puede predecir a partir de fór­ Q _ A A t _ A A t
mulas experimentales. Deben entenderse los efectos produci­ ^ ~ 2 (V * f) ~ 2 R,
dos por las diferencias de materiales, el área superficial y las i i
temperaturas para manejar muchas aplicaciones industriales
La cantidad de calor que fluye por unidad de tiempo (Q/ t )
de la transferencia de calor. Los principales conceptos presen­ a través de diferentes materiales con distinto espesor es
tados en este capítulo aparecen a continuación. igual al producto del área A y la diferencia de temperatura
• En la transferencia de calor por conducción, la cantidad At dividido entre la suma de los valores R de esos mate­
de calor Q transferida por unidad de tiempo t a través de riales. De acuerdo con la práctica actual de la ingeniería,
una pared o una varilla de longitud L está dada por las unidades del valor R son ft2 • °F • h/Btu.
Q A t En la transferencia de calor por radiación, definimos la
H = — = M — Conducción
t L razón de radiación como la energía emitida por unidad de
área y por unidad de tiempo (o simplemente la potencia
donde A es el área y Ai la diferencia de temperatura de su por unidad de área):
superficie. La unidad del SI para H es el watt (W). Otras
unidades que se usan comúnmente son kcal/s y Btu/h. A E P .
partir de esta relación, la conductividad térmica es R = — = — Razón de radiación, W/m
rA A
QL
k = Conductividad térmica
tA A t Según la ley de Stefan-Boltzmann, esta razón está dada
por
Las unidades del SI para k son W/m • K. Pueden obtenerse
conversiones útiles a partir de las definiciones siguientes:
1 kcal/m • s • °C = 4186 W/(m • K) R = - = ecrT4 cr = 5.67 X 1(T8 W/(m2 • K4)
A
1 W/m • K = 6.94 Btu • in/(ft2 • h • °F)
La ley de Prevost del intercambio de calor establece que
1 Btu • in/(ft2 • h • °F) = 3.445 X 1CT5 kcal/(m • s • °C)
un cuerpo que está a la misma temperatura que su entor­
• El valor R es un término de ingeniería cuyo propósito es no irradia y absorbe calor a la misma razón.
medir la resistencia térmica que se opone a la conducción
del calor. Se define como sigue:
L
Valor R
R ~~k

Conceptos clave
absorbedor ideal 376 corriente de convección 375 radiación térmica 370
conducción 370 cuerpo negro 376 radiador ideal 376
conductividad térmica 371 emisividad 376 razón de radiación 377
convección forzada 375 ley de Prevost del intercambio resistencia térmica (valor R) 374
convección natural 375 de calor 378
convección 370 ley de Stefan-Boltzmann 377

Preguntas de repaso

18.1. Analice la botella de vacío y explique cómo mini- 18.3. El calor fluye tanto por conducción como por radia-
miza la transferencia de calor por conducción, con- ción. ¿Cuál es la diferencia entre ambas? ¿En qué
vección y radiación. aspectos son similares?
18.2. ¿Qué factor determina la dirección de la transferen­
cia de calor?

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