Transferencia de Calor

conduccion por radiaccion

La transferencia de calor por radiación hacia una superficie, o desde ésta, rodeada por un gas como el aire, ocurre paralela a la convección ( o radiación si no existe movimiento macroscópico del gas ) entre la superficie y el gas. La transferencia total de calor se determina al sumar las contribuciones de los dos mecanismos de transferencia. Con el objeto de hacer los cálculos más sencillos en muchas ocasiones se define el llamado coeficiente combinado de transferencia de calor donde se incluyen los efectos simultáneos de la convección y la radiación.

conveccion de calor

La convección es el mecanismo transferencia de calor a través de un fluido con movimiento masivo de éste. En la convección existe movimiento del fluido a nivel macroscópico mientras que en la conducción existe movimiento a nivel microscópico, atómico o molecular, pero no a nivel macroscópico, entendiendo como nivel mácroscópico movimiento de volúmenes relativamente grandes del fluido.

La convección se clasifica en natural y forzada. En la convección forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba. En la convección natural el movimiento del fluido es debido a causas naturales, como el efecto de flotación, el cual se manifiesta con la subida del fluido caliente y el descenso del fluido frio.

La convección forzada se clasifica a su vez en externa e interna dependiendo de si el flujo de fluido es interno o externo. El flujo de un fluido se clasifica como interno o externo dependiendo de si se fuerza al fluido a fluir por un canal confinado ( superficie interior ) o por una superficie abierta. El flujo de un fluido no limitado por una superfcie ( placa, alambre , exterior de un tubo ) es flujo externo. El flujo por un tubo o ducto es flujo interno si ese fluido está limitado por completo por superficies sólidas.El flujo de líquidos en un tubo se conoce como flujo en canal abierto si ese tubo está parcialmente lleno con el líquido y se tiene una superficie libre.

CONDUCCION

Es la forma que transmite el calor en cuerpos sólidos, se calienta un cuerpo, las moléculas que reciben directamente el calor aumenta su vibración y chocan con las que rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan, por esta razón, si el extremo de una varilla metálica se calienta una flama, transcurre cierto tiempo para el calor llegue a otro extremo.

El calor no se transmite con la misma facilidad por todos los cuerpos se llaman buenos conductores del calor aquellos materiales que permiten el paso del calor a través de ellos.

Los malos conductores o aislantes son los que oponen mucha dificultad al paso del calor aprovechando esta propiedad muchas vasijas para calentar líquidos se hacen aluminio

La conducción del calor significa transmisión de energía entre sus moléculas.

La transmisión del calor por contacto molecular se llama conducción.

transferencia de calor

Nuestro modelo de conducción térmica es una generalización del modelo anteriormente expuesto. Consideremos la barra metálica dividida en N trozos, cada trozo supondremos que constituye un subsistema a la misma temperatura, cada uno de ellos intercambia energía con los adyacentes, los de los extremos intercambian energía con los focos frío y caliente respectivamente. Se supone que los focos son tan grandes que su temperatura se mantiene constante durante todo el proceso.

La simulación consiste en asignar una temperatura fija a los subsistemas extremos y una temperatura inicial al resto, dejándoles interaccionar.

La simulación nos puede ayudar a comprender la deducción de la ecuación de la conducción del calor:

Se produce un flujo de energía siempre que haya una diferencia de temperatura entre elementos adyacentes, y este flujo es tanto más grande cuanto mayor sea la diferencia de temperatura (Ley de Fourier).

En cada elemento entra en la unidad de tiempo una cierta cantidad de energía y sale otra cantidad, la diferencia entre ambas cantidades se emplea en cambiar la temperatura del elemento que varía con el tiempo (ecuación de la conducción del calor).

Esto es lo esencial de la deducción teórica. La diferencia estriba en que en esta última los elementos son diferenciales y es preciso operar con cantidades infinitesimales. La simulación explica, pues, las facetas esenciales de la descripción matemática del proceso.

nanotecnologia avanzada

a veces también llamada fabricación molecular, es un término dado al concepto de ingeniería de nanosistemas (máquinas a escala nanométrica) operando a escala molecular. Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir de átomos. Las propiedades de estos productos dependen de cómo estén esos átomos dispuestos. Así por ejemplo, si reubicamos los átomos del grafito (compuesto por carbono, principalmente) de la mina del lápiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por sílice) y agregamos algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenador.

nanotecnologia

a nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.
Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.
La nanotecnología promete soluciones vanguardistas y más eficientes para los problemas ambientales, así como muchos otros enfrentados por la humanidad.