ENERGÍA DISPONIBLE

La entropía señala que todo proceso es degenerativo, en la naturaleza todos los procesos van en dirección al desorden, pues llevar un sistema a un estado ordenado requiere de energía como trabajo. Cuando se aplica energía para realizar algún trabajo no toda la energía es convertida, solo una fracción que es la energía utilizable o energía disponible. La energía que no es utilizada lleva el nombre de energía no disponible, la energía total es la suma de ambas.

Suponga el motor de combustión de un automóvil, a este sistema ingresarán 100J de energía, lo ideal sería que toda la energía suministrada como calor se convierta en trabajo de la siguiente forma:

Desafortunadamente así no funcionan las cosas, pues el calor transferido al motor tendrá perdidas que serán consideradas como energía no disponible, entre estas pérdidas están: El calor de los gases de combustión, la pérdida de calor por el sistema de enfriamiento, pérdidas por fricción.

Fuente: Cenguel, Termodinámica, 7º Edición.

TERMODINÁMICA

La termodinámica es la ciencia que estudia la energía, la etimología del término termodinámica viene de las palabras griegas therme (calor) y dynamis (fuerza) aludiendo a los primeros esfuerzos por convertir el calor en energía utilizable. Actualmente el concepto encierra varios aspectos con respecto a la energía como transformaciones, generación de potencia, refrigeración entre otras, y principalmente su estrecha relación con las propiedades de la materia. La termodinámica nos permite saber la cantidad de energía que se necesita para realizar un proceso, es decir, la cantidad de energía transferida de un sistema a otro. Por ejemplo: la cantidad de energía requerida por un motor para poner en movimiento a un vehículo.

Fuente: Cenguel, Termodinámica, 7º Edición.

DEDUCCIÓN DE LA ECUACIÓN TRIDIMENSIONAL DE CONDUCCIÓN DE CALOR

Revisa el análisis matemático completo clic aquí

La ecuación final queda de la siguiente forma:

Cuando k es variable:

Cuando k es constante:

Le recordamos que k se vuelve constante cuando promediamos la temperatura:

ECUACIÓN UNIDIMENSIONAL DE CONDUCCIÓN DE CALOR - RESUMEN

Tomando en cuenta la ecuación:

• Para pared plana n=0 ;  r=x
• Para cilindro largo n=1
• Para esfera n=2

ECUACIÓN UNIDIMENSIONAL DE CONDUCCIÓN DE CALOR

En calor puede transferirse a un cuerpo de manera unidimensional, bidimensional y tridimensional.
En este caso resolveremos casos unidimensionales

Coordenadas.-
La dirección que tomará el flujo de calor dependiendo de la forma del cuerpo

MÉTODOS DE ESTIMACIÓN PARA LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

La conductividad térmica es la constante k que aparece en la ley de Fourier, en este apartado usted aprenderá métodos para determinar el valor de k en cada tipo de situación

En este apartado usted encontrará:

Conductividad térmica en gases clic aquí

• Conductividad de gases puros a baja presión
• Conductividad de gases puros a alta presión
• Conductividad de mezclas de gases a baja presión
• Conductividad de mezclas de gases a alta presión

Conductividad en líquidos clic aquí

• Conductividad de líquidos puros
• Conductividad de mezclas de líquidos

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