UNIDAD 2TRANSFERENCIA DE CALORINTRODUCCION A LA TRANSFERENCIA DE CALOR

Transferencia de Calor: El calor se transfiere, o se transmite, de cosas ms calientes a cosas ms fras. Si estn en contacto varios objetos con temperaturas distintas, los que estn ms calientes se enfran y los que estn ms fros se calientan.

En fsica, transferencia de energa de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de temperatura. El calor es energa en trnsito; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante. La energa no fluye desde un objeto de temperatura baja a un objeto de temperatura alta si no se realiza trabajo.

EL CALOR es una forma de energa, y sus unidades de medida son el Joule (J) y la calora (cal) (1 cal = 4,186 J)En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de calor es la misma de energa, es decir el Joule. Si expresamos el calor en caloras y el trabajo en Joules o julios (J), se tiene la siguiente equivalencia entre Joules y Caloras: 1 calora = 4,186 Joule y la relacin inversa es: 1 J = 0,24 cal

UNIDADES PARA MEDIR CALOR:Calora: Unidad de energa trmica, de smbolo cal, que equivale a la cantidad de calor necesaria para elevar un grado centgrado la temperatura de un gramo de agua: una calora equivale a 4,184 joules.Kilocalora: Es la cantidad de calor que debe extraerse o transferirse a 1 kilogramo de agua para cambiar su temperatura en 1 C. Se abrevia kcal.

BTU: (British Thermal Unit) es la energa requerida para levantar la temperatura de una libra de agua por un grado Fahrenheit

TEMPERATURA Es una medida de la energa cintica media que tienen las molculas. A mayor temperatura mayor agitacin trmica (mayor energa cintica media). Es una magnitud intensiva, es decir, no depende de la masa del sistema. Dos cuerpos con diferentes temperaturas evolucionan siempre de forma que traten de igualar sus temperaturas (equilibrio trmico). Para medir T se utilizan los termmetros que se basan en la dilatacin de los lquidos (normalmente mercurio).

El porqu se habla en grados centgrado, Kelvin o FahrenheitCada uno de estos nombres son segn el inventor de las escalas, la escala Fahrenheit es muy usada en los EE.UU. donde el grado 0 se tom en base a una solucin de hielo de agua de sal, y el punto superior como la temperatura del cuerpo humano, aunque siendo esta de 960 F.

La escala de grados Celsius es la ms usada, y tiene como punto ms bajo 00C, que es el punto de congelamiento del agua y el mximo es 1000C, que es el punto de evaporacin del agua.Como podemos ver, las escalas Fahrenheit y Celsius son relativas, es decir, el punto correspondiente a cero fue establecido arbitrariamente por los inventores.

Algunas veces es necesario utilizar escalas que no sean relativas sino absolutas. Pero qu significa una escala absoluta?

En una escala absoluta, el punto perteneciente al cero corresponde a la temperatura mnima que el hombre cree que puede existir. Esta temperatura mnima, est relacionada con las leyes de los gases de la termodinmica. As, la escala absoluta de los grados Celsius, que adems sus unidades son de la misma magnitud es la escala de grados Kelvin, y de tal forma, la escala absoluta de los grados Fahrenheit, es la escala Rankine.

La escala de grados Kelvin usa los mismos lmites que las escalas Celsius y Fahrenheit, es decir, 200C es equivalente a 200K o 400F.

Centgrado (Celsius).(C) Es la que usamos normalmente. Usa el 0 el punto de fusin del agua y 100 el punto de ebullicin de la misma. Farenheit (F). Utilizada en el mundo anglosajn. Usa el 32 el punto de fusin del agua y 212 el punto de ebullicin de la misma. 100 C equivalen a 180 F Absoluta (Kelvin). (K) Se usa en Qumica. Usa el 273 el punto de fusin del agua y 373 el punto de ebullicin dela misma. Cada C equivale a 1 K. Simplemente, la escala est desplazada. 0 K (273 C) es la temperatura ms baja posible.

Conversin entre escalasPara convertir una escala en Celsius estn las siguientes frmulas: C = K - 273 C = (F - 32)/(9/5) Para convertir en Kelvin las siguientes frmulas : K = C + 273 K = (F + 459.67)/(9/5)

Ahora un ejemplo de cada una en el mismo orden como aparecen las frmulas:

1) Convertir 345 K a C

Frmula a aplicar C = K - 273Remplazo: C = 345 - 273 C = 72

2) Convertir 35C a K

Frmula a aplicar K = C + 273Remplazo: K = 35 + 273 K = 308

3) Convertir 58 F a C

Frmula a aplicar C = 5/9 (F - 32)Remplazo: C = 5/9 (58 - 32) C = 5/9 ( 26) C = 5(26) / 9 C = 130/ 9 C = 14,4

4) Converitr 25 C a F

Frmula a aplicar: F = 1,8 C+ 32 F = 1,8 (25) + 32 F = 45 + 32 F = 77

5) Convertir 85F a K

Primera frmula a aplicar: C = 5/9 (F - 32)Remplazo: C = 5/9 ( 85-32) C = 5/9 ( 53) C = 5(53) / 9 C = 265 /9 C = 29,4

Segunda frmula a aplicar: K = C + 273 K = 29,4 + 273 K = 302,4

6) Convertir 309 K a FPrimera frmula a aplicar: C = K-273Remplazo: C = 309 - 273 C = 36

Segunda frmula a aplicar: F = 1,8 C + 32 F = 1,8 (36) + 32 F = 64,8 + 32 F = 96,8

Formas de transferencia de calor Conduccin: Se da fundamentalmente en slidos. Al calentar un extremo. Las molculas adquieren ms energa y vibran sin desplazarse, pero comunicando esta energa a las molculas vecinas. Conveccin: Se da fundamentalmente en fluidos (lquidos y gases). Las molculas calientes adquieren un mayor volumen y por tanto una menor densidad con lo que ascienden dejando hueco que ocupan las molculas de ms arriba. Radiacin: Se produce a travs de ondas electromagnticas que llegan sin necesidad de soporte material. De esta manera nos calienta un radiador o nos llega el calor del sol.