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" para significar " contenido de calor ". ^[1]

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

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 que tarda?
• ${\displaystyle \Delta T}$es la diferencia de temperatura entre el lado frío y el caliente,
• ${\displaystyle \Delta x}$es el espesor del material que conduce el calor (distancia entre los lados caliente y frío),
• ${\displaystyle k}$es la conductividad térmica del material que conduce el calor, y
• ${\displaystyle A}$es la superficie de la superficie que emite calor.

Si se observa una pieza de material cuya área de sección transversal es y espesor es 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 pequeño y pequeño , es proporcional a . En el límite de espesor infinitesimal , con diferencia de temperatura , esto se convierte en , donde es la tasa de flujo de calor en el tiempo 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 a menudo usa , o la letra griega para representar esta constante. ^{[ cita requerida ]} El signo menos está ahí porque la tasa de flujo de calor siempre es negativa: el calor fluye desde el lado a mayor temperatura al que está a menor temperatura, no al revés. ^[3] ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle \Delta x}$ ${\displaystyle \Delta T}$ ${\displaystyle {\frac {Q}{\Delta t}}}$ ${\displaystyle Q}$ ${\displaystyle \Delta t}$ ${\displaystyle A\times {\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$ ${\displaystyle \Delta x}$ ${\displaystyle \Delta T}$ ${\displaystyle H=-kA({\frac {\Delta T}{\Delta x}})}$ ${\displaystyle H=({\frac {Q}{\Delta t}})}$ ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle {\frac {\Delta T}{\Delta x}}}$ ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle \lambda }$ ${\displaystyle \kappa }$

Véase también

• portal de energía

• Coeficiente de transferencia de calor
• Transferencia de calor
• Conducción térmica
• 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.physics.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 .