Considere un volumen con part culas que rebotan contra las paredes con una velocidad que representa su temperatura. Cada vez que estas part culas impactan una red ubicada en el centro, colisionan con los tomos del s lido y los inducen a oscilar. Esta oscilaci n se propaga a trav s del s lido hasta alcanzar el otro extremo, donde las part culas del gas reciben la energ a transferida a trav s de nuevos impactos.

Experimentaci n:

Es posible modificar la velocidad de las part culas en las cajas laterales y observar c mo la energ a es transferida al s lido y, posteriormente, al gas del lado opuesto.

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El principal impulsor de la transferencia de calor desde un medio a un conductor es la diferencia de temperatura. Cuando en el medio la temperatura en el interior ($T_i$), las part culas poseen m s energ a y al chocar con las del conductor a una temperatura en la superficie interior ($T_{is}$), tienden a aumentar la energ a de este ltimo. Esta interacci n se puede representar de la siguiente manera:

Adem s de la temperatura en s , el flujo de calor depende de la diferencia de temperatura en interfaz interna ($\Delta T_i$):

Otro factor clave es el n mero de tomos a los que se les puede aumentar la amplitud de la oscilaci n, lo cual depende de la sección ($S$). Por ltimo, debemos considerar las propiedades de la superficie, que se describen mediante el coeficiente de transmisión interno ($\alpha_i$), que corresponde a la relaci n entre el calor transmitido, la superficie, la diferencia de temperatura y el tiempo transcurrido:

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De esta forma, establecemos una relaci n que nos permite calcular la tasa de flujo de calor ($q$) en funci n de la diferencia de temperatura en interfaz interna ($\Delta T_i$) y el coeficiente de transmisión interno ($\alpha_i$):

Esta expresi n puede formularse matem ticamente de la siguiente manera:

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El principal impulsor de la transferencia de calor desde un conductor hacia un medio es la diferencia de temperatura. Cuando la temperatura en la superficie exterior ($T_{es}$), las part culas tienen m s energ a y oscilan con una amplitud mayor al interactuar con los tomos y mol culas del medio a una temperatura en el exterior ($T_e$). Esto tiende a aumentar la energ a de estos ltimos. Esta interacci n se puede representar de la siguiente manera:

Adem s de la temperatura, el flujo de calor depende de la diferencia de temperatura en la interfaz externa ($\Delta T_e$).

Otro factor clave es el n mero de tomos que pueden tener aumentada su amplitud de oscilaci n, lo cual depende de la sección ($S$). Finalmente, debemos considerar las propiedades superficiales, representadas por el coeficiente de transmisión externo ($\alpha_e$), que corresponde a la relaci n entre el calor transmitido, el rea superficial, la diferencia de temperatura y el tiempo transcurrido:

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De esta manera, establecemos una relaci n que nos permite calcular la tasa de flujo de calor ($q$) en funci n de la diferencia de temperatura en la interfaz externa ($\Delta T_e$) y el coeficiente de transmisión externo ($\alpha_e$):

Matem ticamente, esto puede expresarse de la siguiente manera:

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La primera descripci n del modelo de transmisi n de calor en la interfaz entre dos medios fue desarrollada por Thomas Graham Balfour [1]. Su teor a postula que la tasa de calor transmitido depende de la diferencia de temperatura y de una constante caracter stica de la interfaz.

Cuando el calor se transfiere al conductor, representado por la tasa de flujo de calor ($q$) junto con el coeficiente de transmisión interno ($\alpha_i$) y la diferencia de temperatura en interfaz interna ($\Delta T_i$), la relaci n se expresa mediante:

En el caso de que el calor se transfiera desde el conductor, identificado por la tasa de flujo de calor ($q$) con el coeficiente de transmisión externo ($\alpha_e$) y la diferencia de temperatura en la interfaz externa ($\Delta T_e$), la relaci n se especifica como:

[1] "The Theory of Heat" (La teor a del calor), Thomas Graham Balfour, 1876.

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El sistema b sico incluye una transferencia generada por la diferencia de temperatura ($\Delta T$), que consta de la diferencia de temperatura en interfaz interna ($\Delta T_i$), la diferencia de temperatura en el conductor ($\Delta T_0$) y la diferencia de temperatura en la interfaz externa ($\Delta T_e$). Por lo tanto:

Con la tasa de flujo de calor ($q$) siendo el responsable de la transferencia entre el interior y el conductor, mediante el coeficiente de transmisión interno ($\alpha_i$):

La conducci n involucra a la conductividad térmica ($\lambda$) y el largo del conductor ($L$):

Y la transferencia del conductor al exterior, con el coeficiente de transmisión externo ($\alpha_e$) se representa por:

Todo esto est representado gr ficamente por:

Transferencia de calor

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Uno de los efectos de la transferencia de calor de un conductor a un medio externo es el calentamiento del medio cercano a la interfaz, creando una zona de interferencia en la transmisi n. Esto disminuye la eficiencia de la transferencia y tiende a formar una capa aislante que reduce el flujo de energ a.

Sin embargo, este efecto puede modificarse en presencia de viento. El viento puede disipar la capa de tomos y mol culas a alta temperatura, aumentando la eficiencia de la transferencia de calor. Esto indica que el coeficiente de transmisión ($\alpha$) est influenciado por la velocidad del medio ($v_m$) [1,2]:

En este contexto, modelamos la relaci n en funci n de ERROR:9844,0 y un factor de referencia el velocidad de referencia del medio ($v_0$).

La relaci n matem tica que describe este fen meno para un gas con el coeficiente de transmisión en gases, dependiente de la velocidad ($\alpha_{gv}$), la velocidad del medio ($v_m$), el coeficiente de transmisión en gases, independiente de la velocidad ($\alpha_{g0}$) y el factor velocidad del gas del coeficiente de transmisión ($v_{g0}$) es:

Y para un l quido con el coeficiente de transmisión en liquido, dependiente de la velocidad ($\alpha_{wv}$), la velocidad del medio ($v_m$), el coeficiente de transmisión en liquido, independiente de la velocidad ($\alpha_{w0}$) y el factor velocidad del liquido del coeficiente de transmisión ($v_{w0}$):

Esto demuestra c mo el viento puede afectar significativamente la eficiencia de la transferencia de calor entre un conductor y un medio externo.

[1] " ber Fl ssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung" (Sobre el movimiento de fluidos con muy poca fricci n), Ludwig Prandtl, 1904

[2] "Die Abh ngigkeit der W rme bergangszahl von der Rohrl nge" (La dependencia del coeficiente de transferencia de calor de la longitud del tubo), Wilhelm Nusselt, 1910

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