LEY FOURIER

LEY FOURIER

1. Se conoce como ley de Fourier de conducción de calor, e indica que la tasa de conducción de calor en una dirección es proporcional al gradiente de temperatura en esa misma dirección. El calor es conducido en la dirección de temperatura decreciente, y el gradiente de temperatura se vuelve negativo cuando la temperatura disminuye con x creciente. Por consiguiente, se agrega un signo negativo en la ecuación para hacer de la transferencia de calor en la dirección x positiva una cantidad positiva

   • Donde Q. conducción es la razón de transferencia de calor, k es la conductividad térmica del material, que es una medida de la capacidad del material para conducir el calor y dT/dx es el gradiente de temperatura.

2. El calor se puede transferir de tres formas distintas: conducción, convección y radiación

   • La radiación
     • Es la energía emitida por la materia en forma de ondas electromagnéticas (o fotones) como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas. A diferencia de la conducción y la convección, la transferencia de calor por radiación no requiere la presencia de un medio interventor. De hecho, la transferencia de calor por radiación es la más rápida (a la velocidad de la luz) y no sufre atenuación en un vacío. Ésta es la manera en la que la energía del Sol llega a la Tierra.
   • La convección
     • Es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y el líquido o gas adyacentes que están en movimiento y comprende los efectos combinados de la conducción y el movimiento de fluidos. Entre más rápido es el movimiento de un fluido, mayor es la transferencia de calor por convección.
     • convección libre (o natural) si el movimiento del fluido es causado por las fuerzas de empuje que son inducidas por las diferencias de densidad debidas a la variación de la temperatura en ese fluido
     • Hay convección 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.
     • Los procesos de transferencia de calor que comprenden cambio de fase de un fluido también se consideran como convección a causa del movimiento de ese fluido inducido durante el proceso
   • La conducción
     • Es la transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de sus interacciones. La conducción puede ocurrir en sólidos, líquidos o gases; en estos últimos dos la conducción se debe a las colisiones de las moléculas durante su movimiento aleatorio, mientras que en los sólidos se debe a la combinación de la vibración de las moléculas en una red y el transporte de energía mediante electrones libres.
       • Por ejemplo, una bebida enlatada fría que se halla en una habitación caliente, alcanza por conducción la temperatura de la habitación como resultado de la transferencia de calor de ésta a la bebida, a través de la lata de aluminio

3. Resistencia en la transferencia de calor

   • Es una medida de la resistencia con que se opone un material (facilidad o no) a ser atravesado por el calor. La resistencia térmica determina la propiedad de aislamiento térmico de un material.

4. Conducción longitudinal: se relaciona con los cuerpos planos y hace referencia a la razón de transferencia de calor del interior hacia el cuerpo plano y del cuerpo hacia el exterior

5. Conducción Radial: es la que se efectúa por medio de cuerpos de revolución

6. Para el caso de transformación de alimentos este fenómeno es importante en operaciones como secado, evaporación (incluyendo en ambos casos la tranferencia de agua o materiales volátiles aromáticos) la absorción o desorción de gases en alimentos liquidos y la cristalización.

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