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Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Química Departamento de Física y Química Teórica

Laboratorio de Física (1210) Semestre 2022-II

Práctica 4. Determinación de la constante de enfriamiento de un líquido 04/04/2022

Rangel Rosas Jose Efrain Vazquez Romero Leonardo Esteban

Ventura Laina Evelyn

Introducción El calor es la transferencia de energía a través del límite de un sistema, impulsado por una diferencia de temperatura entre el sistema y su entorno. El sistema con más temperatura le transfiere calor al de menor temperatura, hasta que se igualen las temperaturas, alcanzando un equilibrio térmico. La ley del enfriamiento de Newton o enfriamiento newtoniano establece que el calor transferido en la unidad de tiempo hacia un cuerpo o desde uno, es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el medio externo. Está dado por las siguientes expresiones:

Donde 𝑘𝑁 (𝑘𝑁 = 𝑘) Es la constante de enfriamiento de un líquido. Objetivo(s) ●

Obtener por métodos gráficos y analíticos la constante de enfriamiento de un líquido a partir de datos

experimentales de temperatura y tiempo. ●

Realizar gráficos en diferentes escalas de acuerdo a las necesidades del experimento. Hipótesis

A través de las variables temperatura y tiempo se determinará el valor de la constante de enfriamiento. En un primer momento, se observará gráficamente una función exponencial decreciente, donde la temperatura descenderá notablemente y después de un tiempo se observará un descenso lento, debido a que la diferencia de la temperatura ambiental y del agua en el vaso de precipitados será cada vez más pequeña. Posteriormente la recta que se construye analíticamente con los datos experimentales nos permitirá determinar la constante de enfriamiento del agua en un cierto tiempo. Características de los instrumentos Instrumento

Interfase

Cronómetro

Vaso de precipitados.

Magnitud evaluada

Temperatura

tiempo

Volumen

Marca

Vernier

Logger

Pyrex

1

Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Química Departamento de Física y Química Teórica

Laboratorio de Física (1210) Semestre 2022-II

Modelo

S/modelo

Versión 3.12

S/modelo

Tipo

digital

digital

analógico

Escala Auxiliar

No

No

No

Unidades

°C

segundos

mL

Capacidad

135° C

5 400 s

50 mL

Intervalo de identificación

-40° - 135° C

0 s - 5 400 s

10 mL- 50 mL

División mínima/resolución

0.01

0.5 s

10 mL

Análisis de los resultados Temperatura ambiente °C 22.2 19.5 21.1 19.3 20.5

2

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Laboratorio de Física (1210) Semestre 2022-II

Usando la función ESTIMACIÓN.LINEAL () Valor

Incertidumbre

m

-0.00070

4.0*10

b

3.55

8.5*10

r2

0.998

−7

−4

0.037

Conclusiones ●

La ley del enfriamiento de Newton o enfriamiento newtoniano establece que el calor transferido de un cuerpo a otro es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y sus alrededores. A medida que la temperatura de un cuerpo va descendiendo, acercándose cada vez más a la temperatura de los alrededores, se observa gráficamente que el calor transferido es cada vez más pequeño, situación que se verá directamente en la constante de enfriamiento, que en este caso se calcula experimentalmente y gráficamente mediante un cambio de variable se obtiene una constante de enfriamiento con un valor de -0.00070. Referencias

● ●

García, A. (s.f.). Ley del enfriamiento de Newton. Física con ordenador. Curso Interactivo de Física en Internet. Recuperado 28 de marzo de 2022, de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/enfriamiento/enfriamiento.htm UNAM, FQ (s/f). Determinacion de la constante de enfriamento de un liquido https://cutt.ly/HDxBzDu

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