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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja FÍSICA PARA LAS CIENCIAS BIOMÉDICAS TEMA Ley del Enfriamiento DOCENTE CESAR WILLAN GRANDA LAZZO INTEGRANTES Diego Paúl León Calderón PERÍODO ACADÉMICO Feb 2017 - Oct 2017 Informe de Laboratorio Ley del Enfriamiento de Newton 1. I...

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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja

FÍSICA PARA LAS CIENCIAS BIOMÉDICAS TEMA

Ley del Enfriamiento DOCENTE CESAR WILLAN GRANDA LAZZO

INTEGRANTES Diego Paúl León Calderón

PERÍODO ACADÉMICO Feb 2017 - Oct 2017

Informe de Laboratorio Ley del Enfriamiento de Newton alrededores transcurrido un tiempo alcanza

1. Introducción La transferencia de calor está relacionada con los cuerpos calientes y fríos llamados; fuente y receptor, llevándose a cabo en procesos como condensación, vaporización, cristalización, reacciones químicas, etc. en

una temperatura igual a la del entorno o alrededores. Se sabe que, si la temperatura de un cuerpo es mayor que la del entorno este cuerpo se enfría, pero si su temperatura es mucho menor este se va a calentar. 2. Resumen

donde la transferencia de calor, tiene sus propios mecanismos y cada uno de ellos cuenta con sus peculiaridades.

La ley de enfriamiento nos dice que la rapidez de enfriamiento de un cuerpo cálido

La transferencia de calor es importante en

en un medio ambiente frío es proporcional a

los procesos, porque es un tipo de energía

la diferencia entre la temperatura del cuerpo

que se encuentra en tránsito, debido a una

y la temperatura del medio ambiente. Es

diferencia de temperaturas que se encuentra

decir:

en gradientes, y por tanto existe la posibilidad de presentarse el enfriamiento, sin embargo esta energía en lugar de perderse sin ningún uso es susceptible de transformarse en energía mecánica por

Donde a es el coeficiente de intercambio de calor y S es el área del cuerpo.

ejemplo; para producir trabajo, generar vapor, calentar una corriente fría, etc. Se

conoce

temperaturas

que

aquellos

diferentes

Si la temperatura T del cuerpo es mayor que a

la temperatura del medio ambiente Ta, el

intercambian

cuerpo pierde una cantidad de calor dQ en

cuerpos

energía en forma de calor, pues el calor es

el

intervalo

aquella energía transferida por un cuerpo

entre t y t

hacia el entorno a costas de la temperatura.

temperatura T en dT.

Dicha transferencia de calor se detiene cuando el cuerpo y

+

de dt,

tiempo

comprendido

disminuyendo

su

dQ=-m·c·dT

sus alrededores

consiguen el equilibrio térmico o la misma

Donde m=r V es la masa del cuerpo (r es la

temperatura. /

densidad y V es el volumen), y c el calor

A consecuencia de uno o todos los

específico.

mecanismos de transferencia de calor, un cuerpo a una temperatura diferente de sus

La ecuación que nos da la variación de la



CONVECCIÓN: La convección es el

temperatura T del cuerpo en función del

mecanismo de transferencia de calor

tiempo es

por

movimiento

de

masa

o

circulación dentro de la sustancia. o bien,

Puede ser producido naturalmente por las diferencias de densidad de la materia; O forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lugar a otro, por ejemplo el aire con un ventilador o el agua con una bomba.

Con respecto a la transferencia de calor,

Sólo se produce en líquidos y gases

está se produce siempre que haya un

donde los átomos y las moléculas son

gradiente térmico o cuando 2 sistemas o

libres de movimiento en el medio.

cuerpos a diferentes temperaturas entren en contacto. Este proceso se mantiene hasta el



RADIACIÓN: La radiación térmica

punto en el que ambos sistemas hayan

es energía emitida por la materia que

alcanzado un equilibrio térmico, es decir,

se encuentra a una temperatura dada,

hasta que hayan alcanzado una misma

se produce directamente desde la

temperatura. La transferencia de calor

fuente hacia afuera en todas las

nunca puede ser detenida, únicamente

direcciones.

puede volverse más lenta.

producida por los cambios en las

Esta

energía

es

configuraciones electrónicas de los Existen 3 modos de transferencia: 

átomos o moléculas constitutivos y

CONDUCCIÓN: La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras,

transportada

por

ondas

electromagnéticas o fotones, por lo recibe

el

nombre

de

radiación

electromagnética. 3. Abstract

donde las partículas más energéticas le menos

The cooling law tells us that the cooling

energéticas, produciéndose un flujo de

rate of a warm body in a cold environment

calor desde las temperaturas más altas

is proportional to the difference between

a

body temperature and ambient temperature.

entregan

las

energía

más

bajas.

a

las

Los

mejores

conductores de calor son los metales. El aire es un mal conductor del calor. Los objetos malos conductores como el aire o plásticos se llaman aislantes.

That is to say:

Where a is the coefficient of heat exchange

• CONDUCTION: Conduction is the

and S is the area of the body.

mechanism of heat transfer on an atomic scale through matter by molecular activity,

If the temperature T of the body is greater

by the collision of molecules with others,

than the temperature of the environment Ta,

where the most energetic particles deliver

the body loses a quantity of heat dQ in the

energy to the less energetic, producing a

time interval between t and t + dt,

flow of Heat from the highest to the lowest

decreasing its temperature T in dT.

temperatures. The best heat conductors are

dQ = -m · c · dT

metals. Air is a bad conductor of heat. Bad conductors such as air and plastics are

Where m = r V is the mass of the body (r is

called insulation.

the density and V is the volume), and c is

•

the specific heat. The equation that gives us

mechanism of heat transfer by mass

the variation of the temperature T of the

movement

body as a function of time is

substance. It can be produced naturally by

CONVECTION: Convection or

circulation

is

within

the the

the differences in density of matter; Or forced, when matter is forced to move from one place to another, such as air with a fan O well,

or water with a pump. They only occur in liquids

and gases

where

atoms

and

molecules are free from movement in the medium. With regard to heat transfer, it occurs whenever there is a thermal gradient or when 2 systems or bodies at different temperatures come into contact. This process is maintained to the point where both systems have reached a thermal equilibrium, ie until they have reached the same temperature. Heat transfer can never be stopped, it can only become slower. There are 3 transfer modes:

4. RESULTADOS

• RADIATION: Thermal radiation is energy emitted by matter that is at a given temperature, it occurs directly from the source out in all directions. This energy is produced by changes in the electronic configurations of atoms or constituent molecules

and

transported

by

electromagnetic waves or photons, to receive radiation

the

name

of

electromagnetic

Tabla 1. Variación de la temperatura con relación del tiempo transcurrido en el vaso negro

Valor 4.5 4.13 4

4.09

4.06

4

3.95

3.91

3.87

3.82

3.78

3.73

3.68

3.66

3.61

3.58

3.52

3.49

10

11

12

13

14

15

3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Figura 1. Valor de la constante k obtenida mediante la pendiente entre t y ln (T-TA) en el vaso negro.

5. Discusión de los resultados Los cuerpos que poseen temperaturas distintas intercambian su energía en forma

de calor. Este fenómeno se puede expresar a través de la ley de enfriamiento de Newton:

Sabiendo cual es la temperatura del

CORRESPONDIENTE y el valor del

ambiente, la temperatura del líquido y el

vaso negro es CORRESPONDIENTE.

tiempo en que este se encuentra, se puede calcular la constante K de esta ley.



El calor se transfiere desde el líquido dentro del vaso hacia la superficie del mismo y este finalmente al ambiente.

Conociendo la temperatura ambiente, la temperatura en la que se encuentra un líquido en un determinado momento, y el



ayuda a que esta transfiera solamente

tiempo que ha transcurrido, se puede

por conducción y no por otro método de

calcular la constante k de esta ley. La tabla

transferencia.

1 y el gráfico 1 son datos de un vaso de aluminio pintados de negro. La tabla 1



con superficie negra es de 85°C y la

En el vaso de color el líquido disminuye la temperatura.

muestra que la temperatura del ambiente es de 22 °C, la temperatura inicial en el vaso

El vaso que tiene una tapa hermética

7. Recomendaciones 

Se recomienda no faltar a las prácticas

temperatura al final de 30 minutos es 55 °C.

del laboratorio de física para poder

A través de estos datos en el gráfico 1, se

hacer un informe o proyecto adecuado

obtiene la constante k = 0,248. Esto permite conocer la ecuación de ley de newton de



el

enfriamiento en este vaso, siendo T=22 +

tema

planteado

y

desarrollar

ejercicios para que esta práctica se la

(56) e-0,248t, la fórmula obtenida. Los valores

haga correctamente.

de temperatura que se obtienen con esta ecuación, comparada con los resultados

Se recomienda observar videos sobre



Se recomienda una previa lectura del

obtenidos en el laboratorio, son muy

tema para poder abordar con eficiencia

similares. Así, por ejemplo, a t= 4 min, la

este

temperatura en el laboratorio fue de 80°C y

laboratorio como en el salón de

a través de la ecuación de la ley de newton

estudio.

fue de 80,4 °C



del vaso. El valor que posee la constante en el

.

el

brillante

Cromer, A. (1986). Física para las Barcelona: Reverté

La temperatura varía según la superficie

vaso

en

ciencias de la vida (2nd ed.).

6. Conclusiones



tanto

7. Bibliografía 



experimento

es

de

Extraído

de

http://physicsprojectsuv.blogspot.c om/2011/11/practica-del-pendulosimple.html

:...