Читать книгу Eficiencia energética en las instalaciones de calefacción y acs en los edificios. ENAC0108 - Francisco José Entrena González - Страница 14

La conducción es un mecanismo de transferencia de calor por contacto directo entre dos sistemas con diferentes temperaturas. El sistema que se encuentra a mayor temperatura presenta una mayor agitación de sus átomos y moléculas que, mediante los rozamientos y las colisiones con los átomos y moléculas del sistema adyacente, transfieren parte de su energía térmica.

Sabía que...

En la mayoría de los metales que presentan una buena conductividad eléctrica la transmisión de calor por conducción entre dos extremos separados se realiza de forma más acelerada. Esto se debe a que el metal presenta electrones libres que pueden desplazarse más rápidamente a lo largo de él.

La conductividad térmica (k) es la magnitud que permite cuantificar la facilidad que presenta un sistema para transmitir el calor. Gracias a esta magnitud diferenciamos entre aislantes térmicos y materiales conductores de calor. La conductividad térmica se mide en W/(K·m).

Fourier estableció mediante una serie de experimentos termodinámicos que la temperatura se desplaza a lo largo de un sólido de forma gradual, disminuyendo la temperatura conforme se distancia del foco generador de calor. La ecuación que rige el mecanismo de transmisión de calor por conducción recibe el nombre de Ley de Fourier y se enuncia como:

Donde dT es la diferencia de temperatura entre dos puntos y dx la distancia entre esos puntos.

Ejemplo

Vamos a calcular el área necesaria para calentar el agua del interior de un depósito mediante una tubería, sabiendo que el espesor de la tubería de cobre es de dx = 1 mm, la conductividad térmica es k = 380 W/(K·m), la diferencia de temperatura dT = -25 K, y el calor aportado es Q = 475 W.

SOLUCIÓN

A partir de los datos aportados y teniendo en cuenta que se produce una transferencia de calor mediante conducción, aplicamos la ecuación:

Sustituyendo, nos queda:

Despejando, obtenemos:

Actividades

6. Elabore un listado de las situaciones cotidianas en las que se produce la transmisión del calor por conducción.

Aplicación práctica

Tras haber estudiado los mecanismos de transferencia de calor, se toma un descanso y, mientras cocina, se le ocurre la idea de calcular el mecanismo de transferencia de calor que se produce entre la vitrocerámica y la sartén. Calcule la temperatura a la que se están cocinando los alimentos a partir de los datos aportados.

Temperatura vitrocerámica = 105 °C.

Espesor de la sartén = 1 cm.

Radio de la sartén = 10 cm.

k = 50 W / (K·m).

Q = 610 W.

SOLUCIÓN

Al tratarse de una transferencia de calor por conducción, aplicamos la Ley de Fourier:

Sustituyendo, queda:

Despejando la temperatura, queda:

Por lo tanto, en este caso la comida se está cocinando a una temperatura de 101 °C.