Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Departamento Académico de Ingeniería Química

Curso: IQ222 - Fenómenos de Transporte 1. Práctica: Conductividad calorífica. 2. Objetivos.

Determinar los parámetros que influyen en la medición de k

Medir la conductividad calorífica de un sólido. 3. Fundamento teórico. La diferencia de temperaturas en distintos puntos de un sistema genera los procesos de intercambio de calor, que pueden ser debidos a tres mecanismos: conducción, convección y radiación. En esta experiencia vamos a estudiar el mecanismo de conducción en sólidos. La base matemática del proceso de conducción es la ley de "Fourier", cuyo enunciado, para sistemas unidimensionales de tamaño finito, caso de una lámina de espesor, x que se pueda considerar infinitamente extensa, es el siguiente:

Si este material en forma de lámina plana, se encuentra en contacto con dos focos térmicos a diferente temperatura Tc (caliente) y Tf (frío) y ha alcanzado el régimen estacionario, la cantidad de calor por unidad de tiempo y superficie que

atraviesa la placa será proporcional a la diferencia de temperaturas e inversamente proporcional a su espesor, dicha constante de proporcionalidad se denomina conductividad térmica, k, del material.

Donde: Q es el flujo calórico por unidad de área, T es la diferencia de temperatura, x es la distancia y k es la conductividad calorífica de la placa.

En función del valor de la conductividad térmica, los materiales se pueden clasificar en buenos conductores del calor, k elevadas o malos conductores k, pequeñas.

4. Materiales, reactivos y equipamiento.

Termómetros.

Cronómetro.

Regla.

Resistencia.

Voltímetro.

Amperímetro. 5. Procedimiento experimental.

Instalar el sistema según indicaciones del docente

Encender el sistema eléctrico midiendo el tiempo y tomando nota de los valores de intensidad y tensión de corriente regulados para la experiencia.

Llegar a estado estacionario (las temperaturas no cambian significativamente en función del tiempo)

6. Cálculos.

6.1 Calcular el área de transferencia. 6.2 Medir el espesor de la zona de transferencia. 6.3 Calcular el flujo calórico.

7. Cuestionario.

7.1. ¿Cual es el orden de magnitud de la conductividad calorífica de los gases, líquidos y sólidos a la temperatura ambiente y 1 atm de presión?.

7.2. Comparar la ley de de Fourier de la conducción de calor con la ley de Newton de la viscosidad.

7.3. Comparar la variación de k con la temperatura para gases, líquidos y sólidos. 7.4. ¿Cómo relaciona la conductividad calorífica y la viscosidad?. 7.5. Establezca semejanzas y/o diferencias entre Q y q.

8. Bibliografía.

Bird, R. Stewart, W. Lighfoot, E. “Fenómenos de Transporte”. Edit. Reverté. México. 1998.