UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

MATERIA: TERMODINAMICA

TEMA: MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA

INTEGRANTES: JORGE FRANCISCO LAMAN TOLEDO CRISTHIAN ANTONIO MEJIA HERRERA

AO LECTIVO

2015 - 2016

OBJETIVO PRINCIPAL

Explicar y dar a entender en una breve resea los mecanismos para transferir energa.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Describir las formas de transferencia de energa.Analizar cada uno de los mecanismos de transferencia de energa (conveccin, conduccin, radiacin).Explicar un ejemplo de transferencia de energa.

INTRODUCCION

En el presente ensayo definiremos las formas en las que se transfiere la energa de un cuerpo a otro, adems de cmo estas interactan y en donde se puede observar aquel fenmeno.Las principales formas de transferir energa son el calor, trabajo y flujo msicoTambin definiremos los mecanismos de transferencia de energa son procesos por los cuales se transfiere energa en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que estn a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante conveccin, radiacin o conduccin. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se transmite a travs de la pared de una casa fundamentalmente por conduccin, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por conveccin, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiacin.Acompaado de la teora el ensayo se complementara con ejemplos que nos dejaran una buena enseanza de las formas y mecanismos de transferencia de energa.

CONTENIDOTRANSFERENCIAS DE ENERGIA Y SUS MECANISMOSLa energa se puede transferir hacia o desde un sistema en tres formas: calor, Trabajo y flujo msico. Las interacciones de energa se reconocen en las fronteras del sistema cuando lo cruzan, y representan la energa que gana o pierde un sistema durante un proceso. Las nicas dos formas de interaccin de la energa relacionadas con una masa fija o sistema cerrado son las transferencias de calor y de trabajo.1. Transferencia de calor, Q La transferencia de calor hacia un sistema (ganancia de calor) incrementa la energa de las molculas y por lo tanto la del sistema; asimismo, la transferencia de calor desde un sistema (prdida de calor) la disminuye, ya que la energa transferida como calor viene de la energa de las molculas del sistema.2. Transferencia de trabajo, W Una interaccin de energa que no es causada por una diferencia de temperatura entre un sistema y el exterior es trabajo. Un mbolo ascendente, un eje rotatorio y un alambre elctrico que cruzan la frontera del sistema se relacionan con interacciones de trabajo. La transferencia de trabajo a un sistema (es decir, el trabajo realizado sobre un sistema) incrementa la energa de ste, mientras que la transferencia de trabajo desde un sistema (es decir, el trabajo realizado por el sistema) la disminuye, puesto que la energa transferida como trabajo viene de la energa contenida en el sistema. Los motores de automviles y las turbinas hidrulicas, de vapor o de gas, producen trabajo mientras que los compresores, las bombas y los mezcladores consumen trabajo.3. Flujo msico, m El flujo msico que entra y sale del sistema funciona como un mecanismo adicional de transferencia de energa. Cuando entra masa a un sistema, la energa de ste aumenta debido a que la masa lleva consigo energa (de hecho, la masa es energa). De igual modo, cuando una cantidad de masa sale del sistema, la energa de ste disminuye porque la masa que sale saca algo de energa consigo. Por ejemplo, cuando cierta cantidad de agua caliente sale de un calentador y es reemplazada por agua fra en la misma cantidad, el contenido de energa del tanque de agua caliente (el volumen de control) disminuye como resultado de esta interaccin de masa (Fig. 2-47). Como la energa puede ser transferida en las formas de calor, trabajo y masa, y su transferencia neta es igual a la diferencia entre las cantidades transferidas hacia dentro y hacia fuera, el balance de energa se expresa de modo ms explcito comoEentrada - Esalida = (Qentrada - Qsalida) + (Wentrada - Wsalida) + (Emasa, entrada _ Emasa, salida) =Esistema

Donde los subndices entrada y salida denotan cantidades que entran y salen del sistema, respectivamente. Los seis valores del lado derecho de la ecuacin representan cantidades y, por lo tanto, son medidas positivas. La direccin de cualquier transferencia de energa se describe por los subndices entrada y salida. La transferencia de calor Q es cero para sistemas adiabticos, la transferencia de trabajo W es cero para sistemas en los que no intervienen interacciones de trabajo, y el transporte de energa con Emasa es cero para sistemas sin flujo msico a travs de su frontera (es decir, sistemas cerrados).

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

El calor se puede transferir de tres formas distintas: conduccin, conveccin y radiacin; se dar una descripcin breve de cada uno de stos para familiarizar al lector con los mecanismos bsicos de transferencia de calor. Todos los modos de transferencia de calor requieren que exista una diferencia de temperatura y todos pasan del mbito de alta temperatura a uno de menor temperaturaLa conduccinEs la transferencia de energa de las partculas ms energticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energticas, como resultado de sus interacciones. La conduccin puede ocurrir en slidos, lquidos o gases; en estos ltimos dos la conduccin se debe a las colisiones de las molculas durante su movimiento aleatorio, mientras que en los slidos se debe a la combinacin de la vibracin de las molculas en una red y el transporte de energa mediante electrones libres. Por ejemplo, una bebida enlatada fra que se halla en una habitacin caliente, alcanza por conduccin la temperatura de la habitacin como resultado de la transferencia de calor de sta a la bebida, a travs de la lata de aluminio (Fig. 2-71). Se observa que la tasa de conduccin de calor Q condicionado por una capa de espesor constante _x es proporcional a la diferencia de temperatura _T en la capa y el rea A normal a la direccin de transferencia de calor, mientras que es inversamente proporcional al espesor de la capa. Por lo tanto,

LA CONVECCINEs el modo de transferencia de energa entre una superficie slida y el lquido o gas adyacente que est en movimiento, y tiene que ver con los efectos combinados de conduccin y movimiento del fluido: mientras ms rpido sea ste mayor es la transferencia de calor por conveccin. En ausencia de cualquier movimiento en masa del fluido, la transferencia de calor entre una superficie slida y el fluido adyacente es por conduccin pura. El movimiento de la masa del fluido incrementa la transferencia de calor entre la superficie slida y el fluido, pero tambin complica la determinacin de las tasas de transferencia de calor.Considere el enfriamiento de un bloque caliente mediante aire fro aplicado sobre su superficie (Fig. 2-72). La energa se transfiere primero a la capa de aire adyacente a la superficie del bloque por conduccin. Esta energa se transfiere despus desde la superficie por conveccin; es decir, por los efectosCombinados de conduccin dentro del aire, debidos al movimiento aleatorio de sus molculas y a su movimiento macroscpico o en masa, que elimina el aire caliente cerca de la superficie y lo reemplaza por aire fro. Hay conveccin forzada si el fluido es forzado a fluir en un tubo o sobre una superficie por medios externos, como un ventilador, una bomba o el viento. En cambio, se trata de conveccin libre (o natural) si el movimiento del fluido es ocasionado por las fuerzas de flotacin inducidas por diferencias de densidad debidas a la variacin de temperatura en el fluido, Por ejemplo, en ausencia de un ventilador, la transferencia de calor desde la superficie del bloque caliente en la figura 2-72 ser por conveccin natural puesto que en este caso cualquier movimiento del aire se deber al ascenso del aire ms caliente (y, por lo tanto, ms ligero) cercano a la superficie, y al descenso del aire ms fro (por consiguiente, ms denso) para ocupar su lugar. La transferencia de calor entre el bloque y el aire circundante ser por conduccin si la diferencia de temperatura entre el aire y el bloque no es demasiado grande para vencer la resistencia del aire a moverse y as iniciar las corrientes de conveccin natural. Los procesos de transferencia de calor en los que hay un cambio de fase de un fluido se consideran tambin como conveccin debido al movimiento del fluido durante el proceso; por ejemplo, el ascenso de las burbujas de vapor durante la ebullicin o el descenso de gotas de lquido durante la condensacin. LA RADIACIN Es la energa que emite la materia en la forma de ondas electromagnticas (o fotones) como resultado de cambios en las configuraciones electrnicas de los tomos o molculas. A diferencia de la conduccin y la conveccin, la transferencia de energa por radiacin no requiere la presencia de un medio (Fig. 2-74). De hecho, este tipo de transferencia es la ms rpida (se lleva a cabo a la velocidad de la luz) y no experimenta ninguna atenuacin en el vaco. ste es exactamente el modo como la energa del Sol llega a la Tierra. En los estudios de transferencia de calor, el inters se halla en la radiacin trmica, que es la forma de radiacin que emiten los cuerpos debido a su temperatura, y difiere de las otras formas de radiacin electromagntica como los rayos X, gamma, microondas, ondas de radio y televisin que no estn relacionadas con la temperatura. Todos los cuerpos a una temperatura superior al cero absoluto emiten radiacin trmica. La radiacin es un fenmeno volumtrico, y los slidos, lquidos y gases, emiten, absorben o transmiten radiacin de distintos grados. Sin embargo, la radiacin es considerada en general como un fenmeno superficial para slidos opacos a la radiacin trmica, como los metales, la madera y las rocas, puesto que la radiacin emitida por las regiones interiores de estos materiales nunca alcanza la superficie, mientras que la radiacin que incide en esos cuerpos se absorbe comnmente dentro de unas micras desde la superficie. La tasa mxima de radiacin que se puede emitir desde una superficie a una temperatura absoluta Ts se determina mediante la ley de Stefan-Boltzmann.La diferencia entre las tasas de radiacin emitida por la superficie y de radiacin absorbida es la transferencia neta de calor por radiacin. Si la tasa de radiacin absorbida es mayor que la de emisin de radiacin, se dice que la superficie est ganando energa por radiacin. De otro modo, se afirma que la superficie est perdiendo energa por radiacin. Determinar la tasa neta de transferencia de calor por radiacin entre dos superficies generalmente es complicado porque depende de las propiedades de las superficies, la orientacin relativa entre ellas y la interaccin del medio entre las superficies con la radiacin. Sin embargo, en el caso especial de una superficie relativamente pequea de emisividad e y de rea superficial A a temperatura absoluta Ts, que est completamente encerrada por una superficie mucho ms grande a temperatura absoluta T alrededores, separada por un gas (como el aire) que no interfiere con la radiacin (es decir, la cantidad de radiacin emitida, absorbida o dispersada por el medio es insignificante), la tasa neta de transferencia de calor por radiacin entre estas dos superficies se determina a partir de (Fig. 2-76)

ANEXOS

BIBLIOGRAFIATERMODINAMICA YUNUS CENGEL 7ma EDICIONTERMODINAMICA J.B JONES, R.E DUGANTERMODINAMICA MANRIQUEHTTP://WWW.FAO.ORG/DOCREP/012/Y7223S/Y7223S04.PDF