Ley de enfriamiento de Newton

Ley de enfriamiento de newton[pic 1]

Gaetan Lopez Juan Pablo; Esqueda Avila Cinthya; García Villa Abner Azahel.

Facultad de ciencias, Universidad Autónoma de Baja California

pablo.gaetan@uabc.edu.mx ; cinthya.esqueda@uabc.edu.mx ; abner.garcia@uabc.edu.mx 

Resumen

En este proyecto se utilizara  un instrumento de medida para así poder calcular la forma en la que decrece la  temperatura en un objeto en un cierto intervalo de tiempo teniendo en cuenta las  diferentes condiciones que   pueden afectar sobre el objeto, así como la temperatura ambiente,como la temperatura a la que fue sometido el termómetro.

Introducción

El experimento consiste en calentar una muestra metálica hasta una cierta temperatura y posteriormente dejar que se enfríe hasta alcanzar la temperatura del medio circundante. Por otra parte, muchas de estas prácticas experimentales se realizan de forma cualitativa, observándose sólo el fenómeno; y en otros casos se cuantifica tomando los datos de manera manual.

En esta investigación se tiene como objetivo implementar una nueva técnica experimental automatizada para comprobar la Ley de Enfriamiento de Newton y de estas pruebas experimentales, es posible manejar los datos y observar el comportamiento instantáneo de la temperatura en función del tiempo. Si graficamos la temperatura (T) vs tiempo (t), este es un ejemplo de decaimiento exponencial. En un primer vistazo, la gráfica en un proceso de enfriamiento demuestra un rápido descenso de la temperatura. Posteriormente la temperatura tiende a igualarse con la temperatura ambiente.

La Ley de Enfriamiento de Newton nos dice: La razón de enfriamiento es directamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre el objeto y su entorno, (Tobjeto – Tambiente)

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Modificamos la ecuación de Newton en una ecuación que relaciona la temperatura del objeto como una función de tiempo

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Donde T(0) es la temperatura inicial del objeto, Tambiente es la temperatura en el laboratorio, y^k es una constante de proporcionalidad.

Método experimental

Material y equipo: sensor de temperatura, vaso con agua caliente, interfase de PASCO y computadora

Primero se conecta el sensor de temperatura con la interfase de PASCO en uno de los canales analógicos. Como se muestra en la figura 1

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Figura 1. Arreglo experimental

Abrimos el programa de computadora que se conecta con la interface de PASCO y se configura con la opción de sensor de temperatura y el tiempo de 10 minutos.

Se empezó el experimento metiendo el sensor de temperatura en el vaso con agua caliente durante 1 minuto con el objetivo de que se equilibre la temperatura del vaso y sensor.

Pasados de un minuto, sacamos el sensor del vaso, retiramos el vaso y empieza a grabar la temperatura en el entorno esperando el tiempo que se configuró desde el principio.

Finalizando los 10 minutos vamos a agregar una tabla en el programa para que nos indique los datos de temperatura y tiempo tanto la temperatura inicial como el ambiente.

Se abrió un excel y escogimos 10 puntos de los datos indicados en la tabla y agregamos dos datos la temperatura inicial y la ambiental que también se indica en la tabla.

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