Determinación de la velocidad de enfriamiento de líquidos, usando la ley de enfriamiento de Newton

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA  DE MEXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA

CARRERA DE QUIMICA FARMACEUTICA BIOLOGICA

Semestre 2019-2, Grupo 2153.

RESUMEN

Teóricamente la ley de enfriamiento Newtoniano es útil para determinar experimentalmente  la velocidad de enfriamiento de un cuerpo y/o sustancia al  establecer que  el enfriamiento es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y la temperatura del medio ambiente. En esta práctica  se  demostró el útil  empleo de  la ley de enfriamiento  de Newton, esto  mediante el enfriamiento de agua destilada  a una temperatura  inicial    de 80° C con respecto  al medio externo (27° C) en diferentes recipientes (vidrio, unicel y metal). Tomando registro del descenso de temperatura cada minuto, con  un termómetro de alcohol de inmersión parcial;  posteriormente  se graficaron  los datos, y  se lineal izaron para  ver el  tipo de grafica resultante (logarítmica) y de acuerdo a esta. El comportamiento que manifestó  la temperatura al inicio del enfriamiento fue el de la disminución   a una alta velocidad, por otro lado, cuando  tendía a acercarse a la temperatura del medio, esta únicamente descendía 1°C por aproximadamente tres o dos minutos o incluso más. Razón por la cual, la extrapolación mostró un intervalo aproximado de tiempo de 70-80 minutos para llegar al enfriamiento. Todo esto comprobable con la determinación de las  respectivas constantes  de decaimiento, en donde aquella correspondiente al aluminio fue mucho mayor a las de los demás materiales.

Introducción.

Hipótesis

El interés de esta práctica consiste en realizar un estudio experimental sobre el cambio de temperatura, teniendo  en consideración  las variables   a las que se someterá el líquido, se  espera  que:

Respecto al material: De acuerdo a la naturaleza  de  composición de los materiales, la temperatura  registrará un menor descenso  en aquellos recipientes de unicel, independientemente del líquido que contenga, seguidamente de los recipientes de vidrio y  por último,  por definición, al saber que el aluminio es un  material conductor de calor mostrará un mayor descenso de esta, se comprobará con la respectiva constante de decaimiento.  

En adición, con base a los resultados obtenidos en la experimentación, se espera realizar un gráfico que prediga el tiempo exacto en el que la temperatura   sea igual a la del ambiente (27°C).

Objetivo.

Determinar la velocidad de enfriamiento de una sustancia con respecto al tiempo, basándonos en el enunciado de La Ley de Enfriamiento de Newton.

Objetivos  Específicos:

• Verificar que la temperatura del líquido  (leche) sea correspondiente a el material que lo contenga (aluminio, vidrio y unicel).
• Establecer  correctamente las variables de temperatura y tiempo.
• Emplear la ecuación de la ley de enfriamiento.
• Identificar las variables que intervienen en la determinación experimental.
• Analizar las posibles fuentes de error en el experimento.
• Hacer uso de gráficos de escala logarítmica.

Diseño Experimental

Método:

1.        Verter  240mL de leche en el vaso de precipitados y calentarla en la parrilla hasta 80°C.

2.        Retirar el vaso de precipitados de la parrilla y verter  80 ml (previamente medidos antes del calentamiento) en los tres recipientes.

3.        Introducir el termómetro en los recipientes  y tomar lectura de la temperatura por 20 minutos en intervalos de 1 minutos.

4.        Graficar la temperatura respecto al tiempo y los logaritmos de la diferencia de temperatura contra el tiempo.

Resultados

Tabla 1 Datos crudos calentamiento de leche en vidrio

Tabla 2 Datos crudos calentamiento de leche en unicel.

Tabla 3 Datos crudos calentamiento de leche en metal.

...