Fenómenos de transporte
El objetivo de este capítulo es el estudio de dos importantes fenómenos análogos:
- La transmisión del calor a lo largo de una barra metálica.
- La difusión unidimensional de un soluto en un disolvente.
Los fenómenos de transporte son aquellos procesos en los que hay una transferencia neta o transporte de materia, energía o momento lineal en cantidades grandes o macroscópicas. Estos fenómenos físicos tienen rasgos comunes que pueden ser descritos mediante la ecuación diferencial para la propagación unidimensional
Donde a es una constante característica de cada situación física y Ψ es el campo correspondiente al fenómeno de transporte de que se trata.
Históricamente, la ecuación que describe la difusión se denomina ley de Fick. El campo Ψ describe la concentración de soluto en el disolvente y la constante α=D, siendo D el coeficiente de difusión. La difusión se establece siempre que exista un gradiente o diferencia de concentración entre dos puntos del medio.
La ecuación que describe la conducción térmica se conoce como ley de Fourier, en este caso el campo Ψ es la temperatura T, y el coeficiente α=K/(ρc), donde K, es la conductividad térmica, ρ la densidad, y c es el calor específico del material. La conducción del calor se establece siempre que exista un gradiente o diferencia de temperaturas entre dos puntos de una varilla metálica.
- La ecuación de la conducción del calor
- Conducción del calor en un anillo
- Una varilla con temperaturas fijas en sus extremos
- Equilibrio térmico (I)
- Una varilla con una fuente de calor en su extremo
- Una varilla cuyo extremo radia calor
- Medida de la difusividad térmica
- Una placa uniformemente iluminada
- Una varilla con una fuente interna de calor
- Conducción del calor en una varilla no homogénea
- Equilibrio térmico (II)
- Medida de la conductividad térmica de una barra metálica.
- Conducción del calor en una esfera (I).
- Conducción del calor en una esfera (II).
- Conducción del calor en un cilindro muy largo.
- La ecuación de Laplace, coordenadas rectangulares
- La ecuación de Laplace, coordenadas cilíndricas
- Esfera iluminada por el Sol
- Ondas térmicas.
- Difusión. Ley de Fick
- Medida del coeficiente de difusión