Ley de Enfriamiento & Calentamiento de Newton.

Transferencia de calor

La transferencia de calor está relacionada con los cuerpos calientes y fríos llamados; fuente y receptor, llevándose a cabo en procesos como condensación, vaporización, cristalización, reacciones químicas, etc. En donde la transferencia de calor, tiene sus propios mecanismos y cada uno de ellos cuenta con sus peculiaridades.

Transferencia de calorEs importante en los procesos, porque es un

tipo de energía que se encuentra en transito, debido a una diferencia de temperaturas, y existe la posibilidad de presentarse el enfriamiento.

Ley del Enfriamiento (definición)

La ecuación se puede resolver utilizando el método de variables separables:

Integrando a ambos lados (2):

Se obtiene:

Se simplifica (4):

Problemas resueltosUn objeto que tiene una temperatura 50 °F se coloca a

las 10:00 horas en un horno que se mantiene a 375 °F. A las 11:15 horas su temperatura era 125 °F. ¿A qué hora estará el objeto a 150 °F?

La ecuación diferencial es : T(t )=k[T(t)-Ta]

donde Ta=375 °F es la temperatura constante del medio.

Como de 10:00 a 11:15 transcurren 75 minutos, las condiciones son:

T(0)= 50 °F y T(75)= 125 °F

Integrando la ecuación anterior se obtiene:

Usando la condición T(0) se obtiene el valor de c:

Reemplazando el valor de c obtenemos:

Usando la condición T(75) se obtiene el valor de k:

Se obtiene la ecuación:

Usando la temperatura T=150 °F

Obtenemos que la temperatura de 150 °F se obtendrá luego de 105 minutos.

Aplicaciones de la ley de enfriamiento.

En la actualidad el enfriamiento newtoniano es utilizado especialmente en modelos climáticos como una forma rápida y menos cara computacionalmente de calcular la evolución de temperatura de la atmósfera. Estos cálculos son muy útiles para determinar las temperaturas así como para predecir los acontecimientos de los fenómenos naturales.

Aplicaciones a la Ingeniería en Sistemas.

En el procesador el control de la temperatura es fundamental, conociendo la temperatura del ambiente y el tiempo que toma alcanzar una temperatura moderada se puede saber cuanto tiempo de vida tiene un procesador (teóricamente).

Aplicaciones a la Ingeniería en SistemasLos sistemas de enfriamiento ya sean por

aire o agua permiten la extracción de calor de los componentes, lógicamente, mientras menos tiempo les tome extraer el calor, mejor serán estos.

Aplicaciones a la Ingeniería en SistemasSe puede conocer que también

funcionaría un procesador, tarjetas de video y disco duros (HDD) en diferentes ambientes, no es lo mismo que uno de estos componentes funcione en la sierra que en la costa.