¿Qué relación hay entre calor y potencia?
No si uds. Me puedan ayudar a entender que relación hay entre calor y potencia, me explico: lo quiero es saber cuanta potencia tengo que disipar a través de una resistencia, para poder llevar la temperatura (alrededor de la resistencia), por decir a 30ºC, es decir requiero calentar por medio de una resistencia para controlar la temperatura de una masa de cobre, la cual la tendré dentro de un termo(para mantener la temperatura), realizando una especie de horno, en el cual calentare más o menos, para mantener determinada temperatura, lo anterior es parte de un proyecto, pero para iniciar necesito una referencia de cuantos watts (potencia) me generan un ambiente bajo cierta temperatura, bajo que circunstancias o condiciones se deben realizar, etc.
Si saben en que fuente puedo encortarlo, sean libros revistas, páginas web, u otras categorías de expertos o donde sea, se los agrecere mucho.
Si saben en que fuente puedo encortarlo, sean libros revistas, páginas web, u otras categorías de expertos o donde sea, se los agrecere mucho.
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Lo que planteas es un problema elemental de Física a bajo nivel, que se complica todo lo que quieras en un caso real según la geometría y la precisión que requieras. No sé tu edad ni de donde eres, ni que estudias, así que no sé el nivel de la respuesta que deseas. Por tu exposición puede que sólo requieras una resolución elemental a nivel de colegio, es la que te muestro, aunque te indico por donde se puede profundizar, si se trata de un problema universitario o industrial, si bien en este caso no preguntarías esto.
En primer lugar tienes que distinguir bien el calor o la energía total transferida y la potencia, ya que este último concepto implica además del anterior (el calor suministrado), la velocidad o tasa temporal a la que se suministra. En una resistencia eléctrica la potencia será en corriente continua P=I·R^2 o alternativamente P=V / R^2. Aquí he desprecidado consideraciones "universitarias" sobre el tipo de corriente y la parte no resistiva de la impedancia, consideralas si estás en la universidad.
Para elevar la temperatura de una cantidad de agua, un determinado número de grados, no se necesita "una potencia" determinada, sino una cantidad total de calor suministrada. Dicho de otra forma, podrás hacerlo en mucho tiempo con poca potencia y en menos tiempo con más potencia. Para saber la cantidad de calor recuerda que QUE = Ce m (Tf-Ti). El Ce es el calor específico, una constante de la sustancia a calentar, en el caso del agua es el equivalente mecánico del calor. Es fundamental que tomes el valor de esta constante en las unidades correctas, que serán por ejemplo Julios / (kg · K). Osea que lo que te da es la cantidad de calor o energía necesarias para elevar una unidad de masa (un kilo) un grado su temperatura. Si esto lo multiplicas por la masa a calentar y el número de grados a incrementar su temperatura, tienes la fórmula que te he puesto.
Partiendo de la primera fórmula, la que te da la potencia (por ejemplo en watios) y de la segunda, que te la la energía total (julios), sabrás cuanto tiempo necesitas ya que la energía (julios) = potencia (watios) · tiempo (segundos). Como no conozco tu sistema de unidades ni tu país, pon atención porque puede que allí se usen otras, y tendrás que ser coherente.
Para mantener la temperatura, una vez lograda, sería necesario saber cuánto calor se está fugando del sistema, y esto sí que es una potencia, porque es una cantidad por unidad de tiempo. Para evaluar estas "pérdidas", necesitas conceptos de primer curso de universidad, especialmenete si también las quieres considerar durante el proceso de calentamiento (a temperatura variable). Estos conceptos te los puedo explicar si los necesitas, pero probablemente con lo anterior te baste si estás en el colegio. Si es así, y supones que fuera un termo perfecto (totalmente aislante), el único calor es el empleado para calentar el agua, pues no se fuga calor por ningún sitio, y con las cuentas que te he puesto te sobra.
En primer lugar tienes que distinguir bien el calor o la energía total transferida y la potencia, ya que este último concepto implica además del anterior (el calor suministrado), la velocidad o tasa temporal a la que se suministra. En una resistencia eléctrica la potencia será en corriente continua P=I·R^2 o alternativamente P=V / R^2. Aquí he desprecidado consideraciones "universitarias" sobre el tipo de corriente y la parte no resistiva de la impedancia, consideralas si estás en la universidad.
Para elevar la temperatura de una cantidad de agua, un determinado número de grados, no se necesita "una potencia" determinada, sino una cantidad total de calor suministrada. Dicho de otra forma, podrás hacerlo en mucho tiempo con poca potencia y en menos tiempo con más potencia. Para saber la cantidad de calor recuerda que QUE = Ce m (Tf-Ti). El Ce es el calor específico, una constante de la sustancia a calentar, en el caso del agua es el equivalente mecánico del calor. Es fundamental que tomes el valor de esta constante en las unidades correctas, que serán por ejemplo Julios / (kg · K). Osea que lo que te da es la cantidad de calor o energía necesarias para elevar una unidad de masa (un kilo) un grado su temperatura. Si esto lo multiplicas por la masa a calentar y el número de grados a incrementar su temperatura, tienes la fórmula que te he puesto.
Partiendo de la primera fórmula, la que te da la potencia (por ejemplo en watios) y de la segunda, que te la la energía total (julios), sabrás cuanto tiempo necesitas ya que la energía (julios) = potencia (watios) · tiempo (segundos). Como no conozco tu sistema de unidades ni tu país, pon atención porque puede que allí se usen otras, y tendrás que ser coherente.
Para mantener la temperatura, una vez lograda, sería necesario saber cuánto calor se está fugando del sistema, y esto sí que es una potencia, porque es una cantidad por unidad de tiempo. Para evaluar estas "pérdidas", necesitas conceptos de primer curso de universidad, especialmenete si también las quieres considerar durante el proceso de calentamiento (a temperatura variable). Estos conceptos te los puedo explicar si los necesitas, pero probablemente con lo anterior te baste si estás en el colegio. Si es así, y supones que fuera un termo perfecto (totalmente aislante), el único calor es el empleado para calentar el agua, pues no se fuga calor por ningún sitio, y con las cuentas que te he puesto te sobra.
Respuesta de lujant03
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La pregunta que tu planteas, más que en el campo de la química, corresponde al tema de transmisión de Calor. Para ello es imprescindible enfocarlo a través de la lay de Fourier que dice : Diferencia de Temperaturas = Potencia térmica transmitida POR Resistencia térmica.
Observa que si asimilas la diferencia de temperaturas a la diferencia de tensiones, la potencia térmica transmitida a la corriente eléctrica y la resistencia térmica a la eléctrica, "formalmente" es como la Ley de Ohm, de ahí que se le llame la ley de Ohm térmica...
En tu caso La potencia térmica deberá ser transmitida por conducción fndamentalmente( Se desprecia la contribución de convección y radiación), de ahí que será necesario conocer las dimensiones de la placa de cobre, del contacto de la resistencia eléctrica con la placa, de la diferencia de temperaturas ... es decir, mi consejo sería que hicieras un pequeño experimento que te permitiera obtener esos datos básicos y una vez los tuvieras trataras de extrapolarlos a tu situación.
Si deseas saber como hacer los cálculos el camino más adecuado es que leas sobre " cálculo y diseño de disipadores térmicos en electrónica". Ahí encontrarás unas expresiones sencillas y que son las más adecuadas para lo que buscas, También en el tema de arquitectura se emplea mucho esto bajo el concepto de " confort térmico".
Si necesitas más detalles no dudes en escribirme.
Observa que si asimilas la diferencia de temperaturas a la diferencia de tensiones, la potencia térmica transmitida a la corriente eléctrica y la resistencia térmica a la eléctrica, "formalmente" es como la Ley de Ohm, de ahí que se le llame la ley de Ohm térmica...
En tu caso La potencia térmica deberá ser transmitida por conducción fndamentalmente( Se desprecia la contribución de convección y radiación), de ahí que será necesario conocer las dimensiones de la placa de cobre, del contacto de la resistencia eléctrica con la placa, de la diferencia de temperaturas ... es decir, mi consejo sería que hicieras un pequeño experimento que te permitiera obtener esos datos básicos y una vez los tuvieras trataras de extrapolarlos a tu situación.
Si deseas saber como hacer los cálculos el camino más adecuado es que leas sobre " cálculo y diseño de disipadores térmicos en electrónica". Ahí encontrarás unas expresiones sencillas y que son las más adecuadas para lo que buscas, También en el tema de arquitectura se emplea mucho esto bajo el concepto de " confort térmico".
Si necesitas más detalles no dudes en escribirme.