La transferencia de calor tiene dirección y magnitud. La razón de la transferencia de
calor por conducción en una dirección específica es proporcional al gradiente de temperatura, el cual es la razón del cambio
de la temperatura con respecto a la distancia, en esa dirección. En general, la
conducción de calor en un medio es tridimensional y depende del tiempo, y la temperatura
en un medio varía con la posición y con el tiempo; es decir, T = T(x, y, z, t). Se dice que la conducción en
un medio es estacionaria
(algunos autores
emplean el término estable) cuando la temperatura no varía con el tiempo, y no estacionaria o transitoria, cuando lo hace. Se dice que la
conducción de calor en un medio es unidimensional cuando la transferencia de calor
por conducción es significativa sólo en una dimensión y despreciable en las
otras dos direcciones primarias, bidimensional cuando la conducción en la tercera
dimensión es despreciable y tridimensional cuando la conducción en todas las
dimensiones es significativa.
La especificación de la temperatura en un punto en un medio requiere en primer
lugar la determinación de la ubicación de ese punto. Esto se puede hacer al elegir un sistema adecuado de
coordenadas, como las rectangulares, cilíndricas o esféricas, dependiendo de la configuración geométrica que intervenga, y un punto
conveniente de referencia (el origen).
Transferencia de calor estacionaria en comparación
con la transferencia
transitoria
Los problemas de
transferencia de calor a menudo se clasifican como estacionarios (también
llamados estables) o transitorios (también llamados no estables o no
estacionarios). El término estacionario implica que no hay cambio con el tiempo
en cualquier punto dentro del medio, en tanto que transitorio implica variación
con el tiempo o dependencia con respecto al tiempo.
Transferencia de calor multidimensional
Los problemas de
transferencia de calor también se clasifican como unidimensionales, bidimensionales
o tridimensionales, dependiendo de las magnitudes relativas de las razones de
transferencia en las diferentes direcciones y del nivel de exactitud deseado.
En el caso más general la transferencia de calor a través de un medio es
tridimensional.
Generación de Calor
En un medio a través del cual se
transfiere calor puede tenerse la conversión de energía mecánica, eléctrica,
nuclear o química en calor (o energía térmica).
En el análisis de la conducción
de calor, esos procesos de conversión son caracterizados como generación de calor
La razón de generación de calor
en un medio puede variar con el tiempo y con la posición dentro de él. Cuando
se conoce la variación de la generación de calor con la posición, la razón
total de esa generación en un medio de volumen V se puede determinar a partir
de:
unidimensional
bidimensional y tridimensional
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