El Número de Biot es un grupo adimensional que lleva el nombre de J. B. Biot, quien, en 1804, analizó la interacción entre la conducción en un sólido y la convección en su superficie. El valor numérico del Número de Biot (Bi) es un criterio que da una indicación directa de la importancia relativa de la conducción y la convección en la determinación de la historia de la temperatura de un cuerpo que se calienta o se enfría por convección en su superficie. Bi siempre debe ser enumerado al principio para identificar los problemas de conducción transitoria que pueden ser tratados simplemente como problemas de parámetros globales, para los que Bi < 0,1 y para los que rara vez es necesario resolver la ecuación de conducción, es decir, La figura 1 puede utilizarse para atribuir un significado físico a Bi, y muestra las distribuciones de temperatura en estado estacionario en dos placas que se han enfriado desde una temperatura inicial uniforme T1 como resultado de la exposición a un flujo de enfriamiento en T2 a lo largo de una cara.
Para ambas placas, se puede construir un balance térmico en la superficie enfriada utilizando la Ley de Fourier para el flujo de conducción en el sólido en la superficie y la Ley de enfriamiento de Newton para la pérdida convectiva en la superficie:
Este balance térmico puede reordenarse para obtener el Bi adimensional:
del que se desprende que Bi puede considerarse como la relación de la resistencia a la transferencia de calor que presentan los procesos de conducción Rcond y de convección Rconv.
La figura 1 ejemplifica la distribución de temperatura en un sistema de bajo Bi (por ejemplo, una placa de acero (λ = 35 W/mK) de 5 cm de espesor que se enfría en el aire, donde, debido a que la resistencia al flujo de calor dentro del sólido es pequeña en relación con la resistencia que presentan los procesos de convección en la superficie, la distribución de la temperatura interna en el sólido es relativamente uniforme. Generalmente, en cuerpos de geometría simple, por ejemplo, placas, cilindros, esferas, el error introducido por la suposición de temperatura uniforme del cuerpo será inferior al 5% cuando la resistencia interna sea inferior al 10% de la resistencia externa, es decir, cuando la Bi < 0,1.
Figura 1. Comparación de los perfiles de temperatura totalmente desarrollados en dos placas refrigeradas por el mismo fluido.