DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TERMICA

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD TERMICA”

RESUMEN

La transferencia de calor por conducción es el mecanismo que se da en sólidos. Se produce por un gradiente de temperatura. El calor siempre irá en dirección de la región de alta temperatura a la de baja temperatura. La transferencia de calor por conducción obedece a la ley de Fourier:

q=-KA dT/dx

En el laboratorio se hallará K (constante de conductividad térmica) experimentalmente de forma unidimensional en tres muestras de aluminio unidas y aisladas.

INTRODUCCION

Objetivos

Determinar la constante de proporcionalidad (conductividad térmica k), para un flujo constante de calor unidimensional.

Validar el funcionamiento del Equipo para la Determinación de la Conductividad Térmica (EDCT).

Ley de Fourier

q=-KA dT/dx (1)

q_x=K*A*((T1-T2))/L (2)

Forma desarrollada

Constante de conductividad térmica

K=(q_x*L)/(A*(T1-T2)) (3)

Despejada del desarrollo de la ley de Fourier

Flujo de calor o potencia

P=V*I (4)

Determinación del gradiente de temperaturas. Ecuación lineal

y=mx+b

P=(m)*((T1-T2)/L) (5)

MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales

Equipo para la determinación de la conductividad térmica

Muestra de aluminio

Cronómetro

Métodos

Encender el (EDCT), y esperar a que inicie el programa.

Regular el voltaje a aplicar, y observar en el visualizador de voltaje y amperaje.

Ensamblar el equipo con la muestra, los disipadores y las barras de sujeción.

Inicie el proceso de enfriamiento o calentamiento presionando el botón de arranque, inicie con la toma de tiempo, hasta que visualice una continuidad de lecturas en el visualizador de temperaturas.

RESULTADOS

Para la muestra de aluminio

Tabla 1

Muestra Tiempo T1 T2 T3 T4 V I(A)

1 0 19 19.25 19.37 19.19 5.05 3.25

2 30 17.87 18.12 20.75 21.5 6.54 3.35

3 60 17.31 17.44 22.94 23.75 6.46 3.3

4 90 17.44 17.56 24.37 25.44 6.51 3.26

5 120 17.87 18.06 25.62 26.62 6.46 3.24

6 150 18.56 18.75 26.5 27.5 6.46 3.22

Nota: T4 es la temperatura del lado caliente, T1 es la temperatura del lado frio.

Utilizando las ecuaciones (3) y (4) se calculará la constante de conductividad térmica y el flujo de calor respectivamente. Los resultados se muestran en la tabla 2.

Se considera un área de 0.001225 m2

Muestra P VTfria VTcaliente Kf Kc K promedio

1 16.4125 0.25 -0.18 535.918367 744.331066 640.1247

2 21.909 0.25 0.75 715.395918 238.465306 476.9306

3 21.318 0.13 0.81 1338.64992 214.845049 776.7475

4 21.2226 0.12 1.07 1443.71429 161.911883 802.8131

5 20.9304 0.19 1 899.265306 170.860408 535.0629

6 20.8012 0.19 1 893.714286 169.805714 531.7600

Tabla

Nota: Tc es la gradiente de temp. del lado caliente, Tf es la gradiente de temp. del lado frio

Despejamos el gradiente de temperatura de (5)

Muestra P K promedio M dT/dx

1 16.4125 640.1247 0.7842 20.9302

2 21.909 476.9306 0.5842 37.5000

3 21.318 776.7475 0.9515 22.4043

4 21.2226 802.8131 0.9834 21.5798

5 20.9304 535.0629 0.6555 31.9328

6 20.8012 531.7600 0.6514 31.9328

Debe tenerse en cuenta que

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