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FINAL - Resumen Fisica 1 - U2 - Los Fenómenos Térmicos en La Construcción
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Se puede establecer, en promedio, para un bienestar óptimo, que la temperatura debe ser de 17°C y la humedad
relativa del 50%.
Temperatura
Medida de la energía cinética promedio de agitación de sus partículas elementales. Mayor agitación, mayor
temperatura.
Calor
Energía que intercambian dos cuerpos que están a diferentes temperaturas. Se lo representa con la letra "Q" y se
mide en Joule (J). Siempre fluye de los cuerpos de más temperatura a los de menor temperatura. Cuando las
temperaturas se igualan (Equilibrio térmico), deja de fluir calor.
Calor específico
El calor específico de una sustancia cualquiera es la cantidad de calor necesaria (a agregar o quitar) para que su
temperatura (aumente o disminuya) en 1°C por cada gramo de sustancia. c=Q/m.Δt
Además del Joule, se utiliza la CALORIA (cal) 1 cal = 4,2 J 1 Kcal = 1000 cal
Capacidad calorífica
Es la capacidad que tiene un cuerpo de masa m a la cantidad. Cc=m.c
Amplitud térmica
Es la diferencia que existe entre la temperatura mínima y la temperatura máxima que se registra en un lugar
durante un cierto tiempo.
Cambio de estado
Van acompañados de desprendimiento o absorción de calor y ordinariamente, de cambios de volumen.
Calor de fusión
Es la cantidad de calor por unidad de masa que debe suministrarse a una sustancia que está a la temperatura de
fusión (o solidificación), para que se funda (o solidifique) totalmente. Q=m.Lf
Calor de vaporización
A la cantidad de calor por unidad de masa que debe suministrarse o quitarse a una sustancia que está a la
temperatura de ebullición para que se vaporice o condense totalmente. Lv=Q/m
Calor sensible
Es aquel que causa un cambio de temperatura de una sustancia. Q sensible = m.c.Δt
Calor latente
Es aquel que se emplea para cambiar el estado de una sustancia y mantiene su misma temperatura. Q=m.Ls
Calor de combustión
A la cantidad de calor que liberan por unidad de masa para los combustibles sólidos o líquidos, o por unidad de
volumen para los combustibles gaseosos, cuando se queman totalmente.
Inercia térmica
Es la dificultad que ofrece un elemento constructivo a variar su temperatura ante un intercambio de calor.
Dilatación térmica
Se ha mencionado ya que cuando a una sustancia se le entrega calor, aumenta su temperatura si no se registra
un cambio de estado. También se ha detallado que cuando la temperatura de una sustancia aumenta, aumenta su
energía interna y sus moléculas vibran con mayor amplitud. Este aumento de la amplitud trae aparejado un
aumento de volumen de la sustancia. Dilatación volumétrica, dilatación superficial y dilatación lineal. Δl=lo.α.Δt
α=y/2=ß/3
Cambios de estado
(Sólido, líquido y gaseoso). Cuando se suministra calor a una sustancia "pura", su temperatura va aumentando
hasta llegar a la "Temperatura de fusión" en el cual comienza a fundirse. Mientras dura el proceso de fusión la
temperatura se mantiene constante y todo el calor que absorbe la sustancia durante el proceso produce el cambio
de estado.
Se denomina "Calor de Fusión" a la cantidad de calor por unidad de masa que debe suministrarse a una sustancia
para que se funda totalmente. Proceso contrario: Solidificación.
Si al sólido ya fundido, le continuamos suministrando calor, su temperatura llegara a la "Temperatura de
ebullición", en donde el líquido comenzara a vaporizarse.
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Se denomina "Calor de Vaporización" a la cantidad de calor por unidad de masa que debe suministrarse a una
sustancia para que se vaporice totalmente. Proceso contrario: Condensación.
Dilatación térmica
Sólidos
El cambio de volumen que experimenta al variar su temperatura depende del valor inicial de su volumen (Vo), del
cambio de temperatura (Tf - To), y del tipo de material (coeficiente de Ti dilatación volumétrica 1/°C).
Si analizamos la variación de superficie:
"coeficiente de dilatación superficial"
Esta dilatación tiene mucha importancia en cálculo de veredas y pavimentos en los que se debe prever una junta
de dilatación.
Si se estudia el cambio de longitud de un sólido:
"coeficiente de dilatación lineal"
Líquidos
Un líquido se dilata cuando su temperatura aumenta, de la misma manera que lo hace un sólido.
Por el contrario el agua se contrae entre 0°C y 4°C cuando la temperatura está aumentando, y por encima de los
4°C se dilata.
Esto se debe a que la densidad del agua es máxima a los 4°C, y que el volumen es más pequeño a 4°C que a
cualquier otra temperatura.
Gases
A diferencia de los sólidos y líquidos donde la Presión se mantenía constante debido a que son "incompresibles",
en los gases varía, por lo tanto, la presión, el volumen y la temperatura están relacionados por la siguiente
expresión:
Convección
Propagación del calor de un lado a otro por el movimiento real de la sustancia caliente, que origina la corriente de
convección.
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Si tenemos una pared a una T1, y el aire a una T2 siendo mayor a la de la pared, el flujo de calor "H" recibido por
la pared por unidad de tiempo se expresa así:
El flujo de calor H, se mide habitualmente en Kcal/h
El coeficiente de convección (h), se mide en Kcal/m2.h.°C
A mayor velocidad del aire, más grande será el flujo.
Si la superficie es horizontal y el flujo se transporta de arriba hacia abajo, la convección es pequeña.
Si la superficie es horizontal y el flujo se transporta de abajo hacia arriba, la convección será muy fuerte.
S la superficie es vertical, el sentido del flujo no interviene en el valor de (h).
Conducción
Es la propagación del calor por el interior de una sustancia, que no implica traslado de masa, como ocurre en la
convección.
Se demuestra que el flujo de calor "H" (cantidad de calor que atraviesa la pared por unidad de tiempo), se expresa:
El valor de K es función de la densidad de la sustancia.
Mayor densidad, mayor valor de K, conducirá mejor el calor.
Los sólidos tienen mayor K que los fluidos.
Radiación
Es la misión continua de energía desde la superficie de todos los cuerpos. Esta energía se denomina "energía
radiante" y se transmite por medio de ondas electromagnéticas a la velocidad de la luz.
Las ondas electromagnéticas cuando interactúan con la materia ceden energía que a través de distintos procesos
se transforma en calor.
La energía radiante depende de la naturaleza de la superficie emisora y de la temperatura de la misma, y que al
crecer ésta, la radiación aumenta rápidamente.
Cuando sobre una superficie incide energía radiante, una parte es reflejada, otra transmitida y el resto absorbida.
Convección
La cantidad de calor que llega por convección a la cara exterior de la pared, por unidad de tiempo, por unidad de
área, es por lo tanto, si las únicas formas de propagación del calor son "conducción" y "convección", deberá
cumplirse que la cantidad de calor que llega a la pared por convección es igual a la que atraviesa por conducción y
a la que se va por convección.
Rt = Re + Rp + Ri
De este modo queda expresado el flujo térmico por unidad de superficie en función de la t.
Influencia de la RADIACIÓN:
Si sobre la pared hay una energía radiante incidente de intensidad (E), una parte se transmite ( E ), otra se refleja (
E ) y el resto se absorbe ( E ).
La parte reflejada no interesa ya que vuelve al exterior. La parte transmitida se suma directamente al flujo térmico,
y la parte absorbida, es emitida por la pared en todas direcciones hacia el interior.
Efecto invernadero
Hoy en día para los invernaderos, se recurre a espacios vidriados para hacer que proporcionan calorías
provenientes de la radiación solar. Son sistema que hay que emplear con mucha prudencia porque actúa de forma
opuesta durante el día y la noche, y en invierno y verano.
Cuando las radiaciones visibles y las infrarrojas de corta longitud de onda atraviesan los vidrios, se transforman en
calor al ser absorbidas por los objetos del interior, los cuales a su vez se calientan y emiten energía.
Estos objetos emiten radiación infrarroja de mayor longitud de onda que la que ingresa, debido a la baja
temperatura de los cuerpos emisores.
Humedad
El aire atmosférico está compuesto aproximadamente por 80% de Nitrógeno, 18% de Oxígeno y pequeñas
cantidades de Dióxido de carbono, VAPOR DE AGUA y otros gases.
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La existencia de vapor de agua en la atmósfera tiene importantes consecuencias meteorológicas:
● El aire frío puede contener mucho menos vapor de agua que el aire cálido.
● El aire húmedo se calienta más que el aire seco bajo la radiación solar, porque el agua la absorbe muy
fácilmente.
● Regula la velocidad de evaporación de las aguas superficiales. Menor vapor de agua, mayor vaporación.
● La vaporización de agua o la condensación del vapor de agua produce cambios en la temperatura.
● La condensación y la congelación del vapor de agua producen: nubes, niebla, nieve, rocío, granizo,
etc.
Punto de rocío
Es la temperatura a la cual alcanza el límite de la saturación (Condensación), HR = 100%
Condensación: cuando la humedad pasa del estado gaseoso al líquido.
El punto de rocío es de fácil obtención con un aparato llamado higrómetro de condensación.
Sensación térmica
Esta determinada por la temperatura y la velocidad del viento, y está relacionada con nuestra sensación de
bienestar o malestar por un calor o frío excesivo. Se tiene en cuenta también la humedad.
● En verano, sentimos más calor o es más elevada "la sensación térmica" (días de mucha humedad y sin vientos).
Esto se produce debido a que la HR es muy alta, es aire esta casi saturado de calor de agua, entonces la
evaporización es muy lenta.
● En invierno, sentimos más frío durante los días húmedos y ventosos. Esto sucede cuando la HR es alta y las
moléculas de vapor de agua tienen menos masa que las moléculas de nitrógeno y oxígeno.
Condiciones de confort
El confort puede producirse a diferentes temperaturas ya que varía también de la velocidad del viento, de la
radiación solar, de la humedad relativa del aire, de la presión, etc.
Además es importante destacar que el confort térmico depende del tipo de actividad que una persona realiza.
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Calor Especifico C esp=Q/m.Δt
Cantidad de calor Q=m.Ce.Δt (kcal)
Densidad D=m/Vol.
Dilatación lineal Δl=lo.α.Δt α=τ/2=ß/3
Variación de temp Δt=te-ti
Flujo de calor H/A=ΔT/Rt+τ.E+T/Rt+α.Rse/Rt.E (w)
Resistencia térmica total Rt=Rsi+r1+r2+r3+Rse (m2k/w)
Resistencia Individual R1=e1/k1 (m2k/w)
Humedad relativa HR=m/ms
Punto de rocío PR=m/ms.100
Tramitancia k=1/Rt
1cal=4.2J 1Kcal=4200J
1w=0.86kcal/h
1kcal/h=1.163w
1J=1w