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1. ¿Por dónde se escapa el calor? 🔥
Todo flujo térmico \(\dot Q\) requiere:
- Diferencia de temperatura \(\Delta T\).
- Camino (sólido, fluido o vacío).
- Tiempo para difundirse.
| Símbolo | Significado | Unidades |
|---|---|---|
| \(\dot Q\) | Calor por unidad de tiempo | W |
| \(\Delta T\) | Diferencia de temperatura | K |
2. Tres caminos, un destino 🌡️
| Modo | Mecanismo | ¿Medio necesario? | Ecuación clave |
|---|---|---|---|
| Conducción | Vibraciones / electrones | Sólido o fluido quieto | \(\dot Q = -kA\,\tfrac{dT}{dx}\) |
| Convección | Flujo macroscópico | Fluido en movimiento | \(\dot Q = hA\,(T_s-T_\infty)\) |
| Radiación | Fotones | ¡Vacío sirve! | \(\dot Q = \sigma\varepsilon A\,(T_s^{4}-T_\text{amb}^{4})\) |
Tip express: en la vida real suelen mezclarse — piensa en tu horno de pizza: ladrillo (conducción + convección) + 900 °F de radiación. 🍕
3. Conducción: ley de Fourier 🧱
Para una pared plana:
\[ \dot Q = \dfrac{k\,A\,\Delta T}{L}, \qquad R_\text{térmico} = \dfrac{L}{kA}. \]
| Símbolo | Significado | Unidades / típico |
|---|---|---|
| \(k\) | Conductividad térmica | \(W m^{-1} K^{-1}\) |
| \(A\) | Área de la sección | \(m^2\) |
| \(L\) | Espesor | m |
| \(R_\text{térmico}\) | Resistencia al flujo de calor | \(K W^{-1}\) |
Nota nomenclatura \(k\): aquí \(k\) es conductividad térmica (\(W m^{-1} K^{-1}\)), no confundir con \(k^{*} [s^{-1}\)] de la ley de enfriamiento en la sección de convección.
Dato de cocina: El hierro fundido (\(k≈55\)) reparte mejor el calor que el inox (\(k≈16\)). Por eso la sartén de la abuela es reina. 🥘
4. Convección: Newton & Nusselt 🌪️
Superficie a \(T_s\) rodeada de fluido a \(T_\infty\):