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TEMA 9CALORIMETRÍA Y TRANSFERENCIACALORIMETRÍA Y TRANSFERENCIA
DE CALOR
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9.1. Calor.
Calor:Calor:Transferencia de energía que se produce en virtud de la diferencia detemperaturas.
Caloría:energía térmica necesaria para elevar 1 ºC la temperatura de ungramo de agua de 14 5 ºC a 15 5 ºC a 1 atm de presióngramo de agua de 14.5 C a 15.5 C a 1 atm de presión.
1 cal = 4.187 J.
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9.2 .Calorimetría. Calor específico.
xQ mc dTδ =
cx : calor específico a x constante
cP/J kgK
cVx xC mc= /J K
Cx : capacidad calorífica a x constante
Si son independientes de la temperatura:
2 1
2 1
( )( )x
x
Q mc T TC T T
= − =
= −2 1( )x
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9.2.Calorimetría. Cambios de fase. Calor latente.
Q Lm=
L: calor latente
Lf LV/J kg
Los cambios de fase llevan aparejado un intercambio de calor sin que varíeLos cambios de fase llevan aparejado un intercambio de calor sin que varíela temperatura del sistema.
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9.3. Mecanismos de transmisión del calor.
Conducción térmica:La transmisión del calor por conducción térmica entre dos cuerpos requiereel contacto directo entre éstos y tiene lugar sin que haya transporte de masa.
Convección térmica:Se da exclusivamente en los fluidos y existe transporte macroscópico demasa fluida.
Radiación térmica:Todo cuerpo con una temperatura superior al cero absoluto emite (absorbe)energía electromagnética
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9.4. Transmisión del calor por conducción en paredes y tuberías. Ley de Fourier.
Ley de FourierdTQ kS= −&
S Ley de Fourier.Q kSdx
=
dT
S
Gradiente de temperaturadTdx
Coeficiente de conductividad térmicadx k
Resistividad térmica1k −/W mK
k
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9.4. Transmisión del calor por conducción en paredes y tuberías. Ley de Fourier.
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9.4. Conducción a través de una pared plana y de un tubo cilíndrico.
1 2T TQ −& 1 2T TQ −&1 2
/Q
d kS= 1 2
2
1
1 ln2
Q rLk rπ
=
12 Lk rπ
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9.4. Resistencia térmica
1 2T TQR−
=&
dRkS
= 21 ln2
rRLk rπ
=kS 12 Lk rπ
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9.4. Asociación en serie.
N
1
N
eq ii
R R=
=∑0 2
eq
T TQR−
=&eq
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9.4. Asociación en paralelo.
1
1 1N
ieq iR R=
=∑I D
eq
T TQR−
=&eq ieq
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9.5. Intercambio de calor entre sólidos y fluidos en contacto.
( )p fQ S T Tα= −&
α : coeficiente de convección o de película 2/W m K