Tasa de flujo de calor

Propiedad termodinámica

La tasa de flujo de calor es la cantidad de calor que se transfiere por unidad de tiempo en algún material, generalmente medida en vatios ( julios por segundo). El calor es el flujo de energía térmica impulsado por el desequilibrio térmico, por lo que el término "flujo de calor" es una redundancia (es decir, un pleonasmo ). El calor no debe confundirse con la energía térmica almacenada, y mover un objeto caliente de un lugar a otro no debe llamarse transferencia de calor. Sin embargo, es común decir "flujo de calor" en el sentido de " contenido de calor ". ^[1]

La ecuación del flujo de calor viene dada por la Ley de conducción del calor de Fourier.

Tasa de flujo de calor = - (coeficiente de transferencia de calor) * (área del cuerpo) * (variación de la temperatura) / (longitud del material)

La fórmula para la tasa de flujo de calor es:

${\displaystyle {\frac {Q}{\Delta t}}=-kA{\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$

dónde

• ${\displaystyle Q}$es la transferencia neta de calor (energía),
• ${\displaystyle \Delta t}$es el tiempo necesario,
• ${\displaystyle \Delta T}$es la diferencia de temperatura entre el lado frío y el lado caliente,
• ${\displaystyle \Delta x}$es el espesor del material conductor del calor (distancia entre los lados frío y caliente),
• ${\displaystyle k}$es la conductividad térmica , y
• ${\displaystyle A}$es el área superficial de la superficie que emite calor.

Si se observa una pieza de material cuya sección transversal es y espesor con una diferencia de temperatura entre sus caras, el calor fluye entre las dos caras en una dirección perpendicular a las caras. La tasa de flujo de calor en el tiempo , para pequeñas y pequeñas , es proporcional a . En el límite del espesor infinitesimal , con diferencia de temperatura , esto se convierte en , donde es la tasa de flujo de calor a través del área , es el gradiente de temperatura a través del material y , la constante de proporcionalidad, es la conductividad térmica del material. ^[2] La gente suele utilizar , o la letra griega para representar esta constante. ^{[ cita necesaria ]} El signo menos está ahí porque la tasa de flujo de calor es siempre negativa: el calor fluye desde el lado con mayor temperatura hacia el que tiene menor temperatura, no al revés. ^[3] ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle \Delta x}$ ${\displaystyle \Delta T}$ ${\displaystyle {\frac {Q}{\Delta t}}}$ ${\displaystyle Q}$ ${\displaystyle \Delta t}$ ${\displaystyle A\times {\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$ ${\displaystyle \Delta x}$ ${\displaystyle \Delta T}$ ${\displaystyle H=-kA({\frac {\Delta T}{\Delta x}})}$ ${\displaystyle H=({\frac {Q}{\Delta t}})}$ ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle {\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$ ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle \lambda }$ ${\displaystyle \kappa }$

Ver también

• portal de energía

• Coeficiente de transferencia de calor
• Transferencia de calor
• Conduccion termica
• Conductividad térmica
• Flujo de calor
• Vatio
• Flujo

Referencias

1. http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c11/Heat%20and%20mass%20transfer.pdf ^{[ URL desnuda PDF ]}
2. "52.09 - Conducción de calor en varias varillas metálicas". web.física.ucsb.edu . Consultado el 7 de mayo de 2019 .
3. "Operaciones unitarias en el procesamiento de alimentos - RL Earle". nzifst.org.nz . Consultado el 7 de mayo de 2019 .