Por que los liquidos y los gases son estados mas propios para la convención?
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
La convección se define como el calor transmitido en un líquido o en un gas como consecuencia del movimiento real de las partículas calentadas en su seno. Si este movimiento es debido al efecto de la gravitación, en virtud de las diferencias de densidad, se llama convección natural.
Explicación:
Convección
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Convection.gif
Las tres formas de transferencia del calor son: conducción, convección y radiación, mediante las que se transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales, la evaporación del agua o fluidos. La convección en sí es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido. Por ejemplo, al calentar el agua en una cacerola, el agua que entra en contacto con la base de la cacerola asciende al calentarse, mientras que el agua de la superficie desciende por los lados al enfriarse, y ocupa el lugar que dejó la porción caliente. Del mismo modo que en la conducción, requiere un material para la transferencia. A diferencia de la radiación, la cual no necesita un medio para que ocurra la transferencia.
La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida). Esta se caracteriza a través del número de Nusselt (Nu) que es función de los números de Reynolds (Re) y de Prandtl (Pr). En el caso del flujo laminar dentro de la tubería se utiliza la ecuación de Sieder-Tate. Para flujo turbulento dentro de tubería se utiliza la ecuación de Boelter-Dittus.
En la transferencia de calor libre o natural, un fluido es más caliente o más frío. El contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido. La circulación es causa de las fuerzas de flotación y las fuerzas viscosas. La relación entre ambas fuerzas es el número de Grashof (Gr) que es función del número de Reynolds y Prandtl.
La convección puede ser externa o interna. Cuando es externa entonces el fluido se mueve sobre las superficies y si es interna entonces se mueve por dentro de las superficies.
Así como la capa hidrodinámica en transferencia de momento, la capa límite térmica en transferencia de calor sirve para contrastar los espesores de las capas. La relación entre las capas de transferencia de propiedades sirve para saber cuál transferencia es mayor a nivel molecular, tal relación es el número de Prandtl. El número de Pr es mayor a 1, menor a 1 o igual a 1. Sirve para saber cómo se vinculan entre ellas. Los lubricantes tienen números de Pr elevados. El Pr de los gases es 0,70.
La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del enfriamiento de Newton:
{\displaystyle {\frac {dQ}{dt}}=hA_{s}(T_{s}-T_{\inf })}{\displaystyle {\frac {dQ}{dt}}=hA_{s}(T_{s}-T_{\inf })}
Símbolo Nombre
{\displaystyle h}h Coeficiente de convección
{\displaystyle A_{s}}{\displaystyle A_{s}} Área del cuerpo en contacto con el fluido
{\displaystyle T_{s}}T_s Temperatura en la superficie del cuerpo
{\displaystyle T_{\inf }}{\displaystyle T_{\inf }} Temperatura del fluido lejos del cuerpo
Explicación:
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