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Determinación de la conductividad térmica para liquido y gases
Transferencia de calor 
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA.
FIQ
Introducción
Recordemos que la conductividad térmica es una proporcionalidad de la ley de Fourier la cual relaciona la densidad del flujo de calor con el gradiente de temperatura.
Conductividad térmica de liquido
Para determinar la conductividad térmica de un liquido se puede hacer por el experimento de calentamiento por efecto de joule de una resistencia sumergido en el mismo.
El método consiste en sumergir una fuente de calor cuya conductividad térmica se desea medir.
Este método desprecia la convección y radiación. 
Se utiliza un tubo donde en el centro se encontrara un delgado hilo de platino con un diámetro de 0,05 mm. 
Conductividad térmica de liquido
Esta técnica se ha establecido como un método preciso para gases, líquidos orgánicos y liquido eléctricamente conductores.
0,3% para gases
0,5% para liquido
1% para gases cercano de la RC
Conductividad térmica de liquido
El modelo de efecto de joule considera una fuente lineal de calor infinitamente larga y delgada
La ecuación que gobierna esa técnica se basa en la ecuación general de Fourier
Desarrollando la parte logarítmica de la ecuación 1 se obtiene lo siguiente:
(1)
(2)
Es importante destacar que la conductividad térmica del medio en el que esta inmerso es proporcional al flujo de calor por unidad de longitud de alambre y directamente proporcional a la pendiente de la región lineal de la curva ∆T versus ln(t)
Conductividad térmica de liquido
representa el diagrama de conexiones eléctricas
b)Las partes que lo contiene: celda de medición, una fuente y nanovoltimetro.
c) Celda de medición .
Conductividad térmica de liquido
¿ Y ahora?
La conductividad térmica la podemos calcular a partir de la ecuación 2 siempre y cuando se conozca la potencia disipada por unidad de longitud de alambre de platino y sus variaciones de temperatura 
En este experimento q se genera por efecto joule es decir se pasa una corriente al pasar a través de un alabare R entonces la variaciones de temperatura se mide indirectamente.
(3)
Se considera que la resistencia de platino depende dela temperatura
Conductividad térmica de liquido
Usando la ley de ohm se obtiene
(4)
Sustituyendo 4 en i se obtiene
(5)
Donde q 
Derivando 5 con respecto a ln(t)
(6)
Inicio
Se suministra una corriente 
Se mide el incremento de potencia con respecto al tiempo
Se grafica ∆V vs ln(t)
Se hace un ajuste de los mínimos cuadrados
Y de la ecuación 6 se obtiene k
Conductividad térmica de liquido
Otra manera que se puede calcular la conductividad termica es por medio del circuito puente de wheatstone en donde se mide el aumento de temperatura inicial o de equilibrio, el tiempo y el flujo de calor por unidad de longitud que en este caso se disipa por el efecto joule
Circuito puente de wheatstone
Conductividad térmica de liquido
Circuito de puente wheatstone
Conductividad térmica de liquido
En este caso los capacitores sirven como filtros de interferencias electromagnética 
 es la resistencia del platino donde se puede determinar a partir de la 
Temperatura del alambre y graficarla con ln(t) y asi encontrar la pendiente 
La cual se puede utilizar para calcular k 
Conductividad térmica de liquido
5,2 cm
Análisis termo económico platino y15 micrómetro
(14 cm a 17 cm)
Acero 
Inoxidable
Los criterios de diseños 
Son:
Radio 
De la celda
Material
De la 
celda
Longitud de la celda
Material de alambre y radio de alambre
Conductividad térmica de liquido
Plano e imagen de la celda.
Conductividad térmica de liquido
La celda consta principalmente de cuatro postes de latón con ganchos de plata los cuales soportan a los dos alambres de platino (14 y 17 cm) de 15 μm de diámetro.
El arreglo de dos alambres es para compensar la distorsión del campo de temperatura en los extremos del hilo caliente.
Mantener los alambres verticales y paralelos entre si, además de estar con tensión constante para evitar una deformación al momento de calentarse.
Adema k Se puede encontrar a partir de resistencia con la siguiente formula donde es la difusidad térmica la cual se puede encontrar a partír de 
Conductividad térmica de gases
Conductividad térmica de los gases 
Conductividad de gases puros a baja presión 
Conductividad de gases puros a Alta presión 
Conductividad de de liquido puros 
Esto metodo se basa en la teoría cinética de chapmang –Enskong, diagrama de la conductividad reducida y el método de setiel y thoods 
Conductividad térmica de gases
Teoría cinética de chapman-Enskog 
Este método se basa en parámetros específicos de gas en este caso los parámetros de Leonard-jones:
Molaridad (g/mol)
Diámetro de colisión σ
Temperatura critica
Presión critica
Volumen critico
En la siguiente tabla aparece los valores tabulados
Conductividad térmica de gases
 T= Temperatura
 M= Molaridad
σ= Diámetro de colisión
 =integral de colisiones
La integral de colisión se puede ser calculada por tabulación en función de la temperatura adimensional
 = Energía característica
=Constante de bolztman
Conductividad térmica de gases
Conductividad térmica de liquido
Metodo de latini 
Este método se aplica para la conductividad de liquido puro el cual se basa en la siguiente tabla y se tabula los valores los cual se obtuvieron experimental:
Donde A se obtiene a partir de 
Conductividad térmica de liquido
Conductividad térmica de liquido y gases
Un experimento sencillo en donde se puede calcular la conductividad térmica de liquido y gas es calculando la temperatura en que se encuentra y posteriormente calcularlo por las tabulaciones de choi y Oiko.
En la siguiente tabla se muestran los valores tabulados
Además por medio de este experimento se puede calcular algunas conductividad de alimentos.
Conductividad térmica de liquido y gases