- Considere la conducción estacionaria de calor a través de las paredes de una casa durante un día de invierno. Se sabe que se pierde calor en forma continua hacia el exterior a través de la pared. Intuitivamente se siente que la transferencia de calor a través de la pared es en la dirección normal a la superficie de ésta y no tiene lugar alguna transferencia de calor significativa en ella en otras direcciones.
- Recuerde que la transferencia de calor en cierta dirección es impulsada por el gradiente de temperatura en esa dirección. No habrá transferencia de calor en una dirección en la cual no hay cambio en la temperatura.
- La transferencia de calor es la única interacción de energía que interviene en este caso y no se tiene generación de calor; por lo tanto, el balance de calor para la pared se puede expresar como
Entonces, la ley de Fourier de la conducción
de calor para la pared se puede expresar como
El concepto de resistencia térmica
Note que la resistencia
térmica de un medio depende de la configuración
geométrica y de las propiedades
térmicas del medio.
- Resistencia de la conducción
- Resistencia de convección
Note que cuando el coeficiente de transferencia de calor por convección
es muy grande h∞, la resistencia a la convección se hace cero
y Ts=T∞ . Es decir, la superficie no ofrece
resistencia a la convección y, por lo tanto, no desacelera el proceso de transferencia de calor. Se
tiende a esta situación en la práctica en las superficies en donde ocurren
ebullición y condensación
- Resistencia de la radiación
Una
superficie expuesta al aire circundante comprende convección y radiación de
manera simultánea y la transferencia de calor total en la superficie se
determina al sumar (o restar, si tienen direcciones opuestas) las componentes
de radiación y de convección.
Cuando Talr = T∞ el efecto de radiación se puede tomar en
cuenta de manera
apropiada al
reemplazar h en la relación de la resistencia a la convección por
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