Enfriamiento de Newton

Práctica 4 “Enfriamiento de Newton”

Profesora: Elizabeth Hernández Marín

Alumna: Mónica Aguilar Gutiérrez

Fecha de entrega: 11/04/2016

1. resúmen

Esta práctica consistió en calentar aproximadamente 35 ml de agua hasta una temperatura de casi 50 °C, en nuestro caso se llegó a los 49 °C aproximadamente. Después se le retiró el suministro de energía calorífica para dejar que se enfriara naturalmente. Se registró el descenso de la temperatura cada 10 segundos hasta que llegó a una temperatura de (27.0  ±0.1)  °C de estos datos solo estudiaremos 10 que se tomaron al azar.

Todo lo anterior tuvo la finalidad de determinar la constante de equilibrio la cual en este experimento dio que era de

1. introducción

La ley de enfriamiento de Newton dice que cuando la diferencia de temperaturas entre un cuerpo y su medio ambiente no es muy grande, el calor transferido por unidad de tiempo desde el cuerpo por conducción, convección y radiación, es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre el cuerpo y dicho medio externo, siempre y cuando este último mantenga constante su temperatura durante el proceso de enfriamiento.

La ley describe que la razón de la pérdida de calor de un cuerpo es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y el medio ambiente que lo circula. Se expresa como:

Ecuación 1.

        [pic 1]                            

Donde:

a = es el coeficiente de intercambio de calor.

S = el área superficial del cuerpo que se encuentra expuesta al medio ambiente.

Cuando la temperatura del cuerpo es mayor a la ambiental, se presenta una pérdida de calor que a su vez será proporcional a la diferencia de temperaturas. Se expresa como:

Ecuación 2.

                                                        [pic 2]                                                               

Donde

m = es la masa del cuerpo.

Ce = calor específico.

Y al combinarlas obtenemos lo siguiente:

Ecuación 3.

[pic 3]

Donde:

dT/dt =  es la rapidez del enfriamiento.

T = la temperatura instantánea del cuerpo.

k = la constante que define el ritmo de enfriamiento.

TA = temperatura ambiente.

Una vez que se resuelve la diferencial, se obtiene la temperatura del cuerpo en función del tiempo:

Ecuación 4.

[pic 4]

Una vez teniendo la ecuación 4, se hace un cambio de variable que es la que ocuparemos para realizar los cálculos pertinentes para determinar la constante de enfriamiento (k).

Ecuación 5.

Ln(T – TA) = -kt + ln(T0 – TA)

Donde:

T = la temperatura instantánea del cuerpo.

TA = temperatura ambiente.

k = la constante que define el ritmo de enfriamiento.

t = tiempo.

T0 = temperatura inicial.

1. material y equipo

• Dos pinzas de tres dedos con nuez
• Soporte universal
• Barra para agitación magnética
• Guantes de protección
• Parrilla de calentamiento y agitación
• Cronómetro

Tabla 1. Datos del cronómetro

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