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😛 Ecuación de combustión

En la sección anterior, descubrimos que la temperatura es proporcional a la energía cinética media de los átomos y moléculas de una sustancia, y que cuando la temperatura de la sustancia es mayor, la energía cinética interna media de una sustancia es mayor.
Si dos objetos se ponen en contacto entre sí a temperaturas diferentes, la energía se transfiere del objeto más caliente (es decir, el de mayor temperatura) al más frío (el de menor temperatura) hasta que todos los objetos estén a la misma temperatura. Una vez que las temperaturas son iguales, no hay transferencia neta de calor, ya que la cantidad de calor transmitida de un objeto a otro es la misma que la cantidad de calor devuelta. El cambio de temperatura es una de las principales consecuencias de la transferencia de calor: el calentamiento eleva la temperatura mientras que el enfriamiento la reduce. Los experimentos muestran que el calor transferido hacia o desde una sustancia depende de tres variables: el cambio de temperatura de la sustancia, la masa de la sustancia y ciertas propiedades físicas asociadas a la fase de la sustancia.

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El material en sí no fluye ya que el calor se transfiere por conducción, sino que el calor se transfiere internamente, mediante vibraciones de átomos y moléculas. El calor también puede ser transmitido por los electrones, razón por la cual los metales suelen ser conductores de calor muy fuertes. Los metales tienen varios electrones libres, que se mueven aleatoriamente y que pueden transferir el calor de una parte del metal a otra.
El cobre, un fino conductor térmico, tiene una conductividad térmica de 390 J / (s m °C), por lo que ciertas ollas y sartenes tienen bases de cobre. La espuma de poliestireno, por otro lado, tiene una conductividad térmica de 0,01 J/(s m °C), que es un fuerte aislante.
El aluminio tiene 1,5 mm de espesor, y el aluminio tiene una conductividad térmica de 240 J/(s m °C). La suma del calor conducido a través del aluminio por segundo por metro cuadrado puede determinarse a partir de la ecuación de conductividad con una diferencia de temperatura de 15°:
Además de la convección y la conducción, la tercera vía de transferencia de calor es la radiación, donde la energía se transmite en forma de ondas electromagnéticas. En PY106, hablaremos de las ondas electromagnéticas con mucho más detalle; una onda electromagnética es simplemente un campo eléctrico y magnético oscilante que se mueve a la velocidad de la luz a través del espacio. No te preocupes, porque ya estás familiarizado con muchas formas de ondas electromagnéticas, como las ondas de radio, las microondas, la luz que vemos, los rayos X y los rayos ultravioleta, si ese concepto pasa por encima de tu cabeza. La única distinción entre las dos formas es la frecuencia y la longitud de onda de la onda.

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Los métodos por los que sucede son tan interesantes como los efectos de la transferencia de calor en un dispositivo. La transferencia de calor ocurre si hay una diferencia de temperatura. Puede ocurrir instantáneamente, como a través de una sartén, o lentamente, como a través de las paredes de un picnic de hielo. Muchos procedimientos requieren transferencia de calor, por lo que es difícil imaginar un escenario en el que no se produzca transferencia de calor. Sin embargo, con sólo tres métodos, toda transferencia de calor tiene lugar:
La conducción es la transferencia térmica a través del contacto físico con la materia estacionaria. (En una escala macroscópica, la materia es inerte, sabemos que el movimiento térmico de los átomos y moléculas tiene lugar a cualquier temperatura por encima del cero absoluto). El calor se transmite por conducción desde el quemador de una estufa a través del fondo de una cacerola a la comida en la misma.
Cuando se emiten o absorben microondas, radiación infrarroja, luz visible u otras fuentes de radiación electromagnética, se produce una transferencia de calor por radiación. El calentamiento del planeta por el sol es un ejemplo obvio. La radiación térmica del cuerpo humano es un ejemplo menos evidente.

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Este documento trata de estudios numéricos y experimentales de la combustión de GLP (gas licuado de petróleo) en una estufa de cocina doméstica con un quemador radiante poroso de dos capas (48 por ciento de n-butano, 25 por ciento de iso-butano, 23 por ciento de propano, 4 por ciento de etano por fracción molar). La zona de combustión consiste en una matriz de SiC con una porosidad del 90 por ciento y la zona de precalentamiento está formada por bolas de alúmina con un diámetro de 3,0 mm. En el análisis numérico, las ecuaciones de energía de gas y de fase sólida, la ecuación de continuidad, la ecuación de conservación de especies y la ecuación de gas ideal se resuelven simultáneamente utilizando el método de volumen finito para la geometría plana en 1-D del quemador. Utilizando el proceso de volumen finito, también se calcula el término de radiación volumétrica que aparece en la ecuación de energía en fase sólida. Para diferentes relaciones de equivalencia y cargas térmicas, los resultados numéricos de las distribuciones de temperatura, los límites de inflamabilidad y las emisiones de contaminantes se han considerado bastante acordes con las pruebas experimentales. Se estudian los efectos del espesor de la matriz de SiC, el espesor del precalentador, la conductividad en fase sólida y el albedo de dispersión en las emisiones de CO y el flujo radiativo para mejorar la eficiencia térmica de la estufa de cocción. Además, el quemador más eficiente sobre la base de las mínimas emisiones de CO y la máxima eficiencia térmica es

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