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

${\displaystyle \frac{\partial \Psi }{\partial t}=a\frac{{\partial }^2\Psi }{\partial x^2}}$

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.

Coducción del calor

• La ecuación de la conducción del calor
• 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

• Difusión. Ley de Fick
• Medida del coeficiente de difusión