Arsip untuk Kamis, 17 Juli 2025

• Transferencia de calor — De la estufa de tu abuela a los radiadores de la Estación Espacial

  Dibuat oleh: roberto.c.alfredo di physics pada 17 Jul 2025, 03.48

  1. ¿Por dónde se escapa el calor? 🔥

  Todo flujo térmico \(\dot Q\) requiere:

  1. Diferencia de temperatura \(\Delta T\).
  2. Camino (sólido, fluido o vacío).
  3. Tiempo para difundirse.

  Símbolo	Significado	Unidades
  \(\dot Q\)	Calor por unidad de tiempo	W
  \(\Delta T\)	Diferencia de temperatura	K

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  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. 🍕

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  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. 🥘

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  4. Convección: Newton & Nusselt 🌪️

  Superficie a \(T_s\) rodeada de fluido a \(T_\infty\):

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