Ley de Enfriamiento de Newton Guarniz Calvo, Naomi PDF

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ESC. PROF. INGENIERÍA INDUSTRIALCURSO: FÍSICA IIHORARIO:JUEVES: 02:20 p. – 05:55 p. NRC: 1145APELLIDOS Y NOMBRES: Guarniz Calvo, Blanca Naomi1. RESUMEN ( ):En esta práctica pudimos determinar la ecuación empírica de la Ley de Enfriamientode Newton. Usamos un dispositivo experimental, lo cual tomamos...

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INFORME DE LABORATORIO: LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

ESC. PROF. INGENIERÍA INDUSTRIAL CURSO: FÍSICA II HORARIO: JUEVES: 02:20 p.m. – 05:55 p.m.

NRC: 1145

APELLIDOS Y NOMBRES: Guarniz Calvo, Blanca Naomi 1. RESUMEN (

):

En esta práctica pudimos determinar la ecuación empírica de la Ley de Enfriamiento de Newton. Usamos un dispositivo experimental, lo cual tomamos medidas de temperatura y tiempo respectivamente, para obtener diferentes resultados. También, pudimos estudiar el comportamiento de la temperatura de un cuerpo caliente que se enfría hasta alcanzar la temperatura del medio, lo cual determinamos la ecuación empírica de la ley de enfriaminto.

2. MATERIALES E INSTRUMENTOS (

):

Materiales

Instrumentos

Precisión

Medio de calentamiento: Chicha caliente

Termómetro analógico

1ºC

Medio de enfriamiento: Aire

Cronómetro

0.01 s

Vaso de precipitación

INFORME DE LABORATORIO: LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

3.

PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES (

):

TABLA 1. Valores de tiempo y temperatura. T0 = 24 °C N

t(s)

T(°C)

1

0

75

2

9.15

70

3

21.14

65

4

32.56

60

5

48.28

55

6

64.75

50

7

86.59

45

8

111.3

40

9

146.06

35

10

190.82

30

4. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS (

)

4.1 Llene los casilleros de la Tabla 2, de acuerdo a los valores mostrados en la Tabla 1 y el dato de T0., teniendo en cuenta además que T (T  Tm ) . Luego halle los valores correspondientes a ln T . TABLA 2. Valores de tiempo, incremento de temperatura y ln T . N

t(s)

T(°C)

ln T

1

0

51

3.93

2

9.15

46

3.83

3

21.14

41

3.71

4

32.56

36

3.58

5

48.28

31

3.43

6

64.75

26

3.26

7

86.59

21

3.04

8

111.3

16

2.77

9

146.06

11

2.40

10

190.82

6

1.79

INFORME DE LABORATORIO: LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

T =f ( t ) . ¿Qué tipo 4.2 Con los datos de la Tabla 2, grafique en papel milimetrado Δ de relación de dependencia existe entre las variables? Indique también la expresión matemática que la representa. -

La relación de dependencia que existe entre las variables es exponencial y su expresión matemática que la representa es

∆ T =k∗e

−t τ

4.3 Describa el comportamiento de las temperaturas iniciales y finales del tiempo de enfriamiento. -

Al sacar el termómetro del líquido hirviendo y ponerlo a temperatura ambiente, descendía rápido (temperatura inicial) y al final descendía muy lento (temperatura final).

4.4 Con los datos de la Tabla 2, grafique en papel milimetrado ln ΔT =f ( t ) . Puesto que, esta gráfica es resultado del proceso de linealización, escriba los valores hallados del intercepto y la pendiente. A  3.93

B  -0.01

s

−1

Determine, a su vez, estas mismas constantes y la ecuación empírica mediante regresión lineal. A  3.95 Ecuación empírica:

B  -0.01 s

−1

ln ΔT =3.95−0.0 1 t

4.5 Aplicando las funciones inversas respectivas, determine la ecuación empírica que relaciona Δ

T =f (t ) .

K=e A =e 3.95=51.94 ° C ; τ =

−1 −1 = =90.91 s B −0.01

Ecuación empírica: ∆ T =k e

−t τ

−t

→ ∆ T =51.94 e90.91

4.6 ¿Cuál es el valor esperado del coeficiente de proporcionalidad de la función

Δ

T =f (t )

?

El valor esperado de

K=T o−T m =75−24 =51  C

4.7 Determine la constante de tiempo de enfriamiento del proceso estudiado ¿De qué factores depende τ ?

τ=

−1 −1 =90.91 s = B −0.01

Depende de las características del movimiento natural, de las propiedades del cuerpo caliente y de la temperatura del medio ambiente.

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5. RESULTADOS ( Método de Análisis Gráfico

): Gráfica B(

A( )

3.93

Estadístico

s

−1

)

ΔT =f (t )

Gráfica

Ecuación empírica −t / 90.91

∆ T =51.94 e

-0.01

−t / 90.91

∆ T =52.08 e

6. CONCLUSIONES (

ln ΔT =f (t ) (s)

T0 ( °C )

ln ∆ T =3.93−0.01 t

90.91

74.6

ln ∆ T =3.95−0.01 t

90.91

75.6

Ecuación empírica

τ

)

6.1 ¿Qué es el calor? ¿Cuáles son los mecanismos fundamentales de transmisión de calor? Explique brevemente. -

El calor es una forma de energía que se transfiere, es decir que fluye de un objeto a otro como resultado de los movimientos vibratorios de los átomos y las moléculas que forman los cuerpos.

-

Los tres mecanismos fundamentales de transferencia de calor son: Convección (transferencia de calor debido al movimiento). Radiación (transferencia de calor por ondas electromagnéticas, como la luz del Sol. Conducción (transferencia de calor a través de un sólido).

6.2 Enuncie con sus propias palabras la Ley Cero de la Termodinámica. -

La Ley Cero de la Termodinámica expresa que cuando dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero, entonces los anteriores también están.

6.3 ¿Con qué principio físico funciona el termómetro utilizado? Explique desde el punto de vista atómico. -

Funciona con el principio de dilatación, porque cuando se incrementa la temperatura de una sustancia, sus moléculas se mueven más rápido.

7. BIBLIOGRAFÍA (

):

(Indique: Autor, Titulo, Editorial, Edicion, año, pags.)

Raymond Serway; Física, Tomo I, Editorial MC. GRAW – HILL, 3ra edición

8. CALIDAD Y PUNTUALIDAD (

):

INFORME DE LABORATORIO: LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

HOJA DE CALCULO N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TOTAL 

t(s)= X 0 9.15 21.14 32.56 48.28 64.75 86.59 111.3 146.06 190.82 710.65

lnΔT= Y 3.93 3.83 3.71 3.58 3.43 3.26 3.04 2.77 2.40 1.79 31.76

XY 0.00 35.03 78.50 116.68 165.79 210.96 263.63 308.59 350.24 341.90 1871.33

X^2 0.00 83.72 446.90 1060.15 2330.96 4192.56 7497.83 12387.69 21333.52 36412.27 85745.61

Encontráremos el denominador de fórmulas (D)

2 D=N ∑ X i −( ∑ X i ) =10∗( 85745.61)− (710.65 ) =352432.69 2



2

Calculamos el intercepto

Yi Xi Y i ∑ Xi ∑ ¿ ¿ ¿ ¿ (∑ ∑ X 2 )−¿ ¿ A=¿ ¿ 3.95285453=3.95 XiY i Xi ∑ Y i∑ ¿ ¿ ¿ ∑ ¿−¿ N¿ B=¿ ¿−0.01093666=−0.011 s

−1

Y^2 15.46 14.66 13.79 12.84 11.79 10.62 9.27 7.69 5.75 3.21 105.07

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