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• Omar Alvarado Cortegana

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RESUMEN En esta práctica lo que se tuvo por finalidad es observar, detallar y analizar, la perdida de calor de un cuerpo en este caso y ejemplo con el agua. Para poder realizar esta práctica del laboratorio, tuvimos que tener a disposición el recurso líquido, un recipiente, una hornilla eléctrica, un medidor de temperatura y un soporte; además una libreta de notas y compañeros tomando apuntes de los datos a obtener. Habiendo teniendo todo ya listo pusimos a hervir el agua, seguidamente lo vaciamos a un recipiente térmico donde se podrá tomar las respectiva toma de datos de la temperatura del líquido. El primer dato obtenido, con la ayuda del medidor de temperatura, en el agua hirviendo es de 80ºc, después de esto comenzamos con la toma de datos en condiciones del tiempo, cada vez que la temperatura bajara cada 2ºc. Durante el proceso nos dimos cuenta con algunas variaciones brutales del tiempo en proceso diminutivo cuando se llegó a un aproximado de los 40ºc, esto se puedo notar con la toma de datos y la variación de los apuntes. El término de la práctica y la toma de apuntes se daría cuando el agua llegue a temperatura de ambiente que sería a 21ºc, después haber llegado a este punto se realizaran las comparaciones de resultados en el trabajo de gabinete.

OBJETIVOS   

Determinar la constante de enfriamiento del agua en base a la ley de enfriamiento de Newton. Determinar la ecuación empírica de la ley de enfriamiento de Newton. Desarrollar la habilidad del manejo y lectura de instrumentos de laboratorio para realizar las medidas directas.

FUNDAMENTO TEORICO La ley del enfriamiento de Newton o enfriamiento newtoniano establece que la tasa de pérdida de calor de un cuerpo es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y sus alrededores. Fue determinado experimentalmente por Isaac Newton analizando el proceso de enfriamiento y para él la velocidad de enfriamiento de un cuerpo cálido en un ambiente más frío Tm, cuya temperatura es T, es proporcional a la diferencia entre la temperatura instantánea del cuerpo y la del ambiente:

donde r es una constante de proporcionalidad. Esta expresión no es muy precisa y se considera tan sólo una aproximación válida para pequeñas diferencias entre Tm y T. En todo caso la expresión superior es útil para mostrar como el enfriamiento de un cuerpo sigue aproximadamente una ley de decaimiento exponencial:

Esta expresión resulta de resolver la ecuación diferencial Ec.1. Una formulación más precisa del enfriamiento de un cuerpo en un medio necesitaría un análisis del flujo de calor del cuerpo cálido en un medio heterogéneo de temperatura. La aplicabilidad de esta ley simplificada viene determinada por el valor del número de Biot. En la actualidad el enfriamiento newtoniano es utilizado especialmente en modelos climáticos como una forma rápida y computacionalmente menos costosa de calcular la evolución de temperatura de la atmósfera. Estos cálculos son muy útiles para determinar las temperaturas así como para predecir los acontecimientos de los fenómenos naturales. Isaac Newton publicó anónimamente estos resultados en 1701 en la obra "Scala graduum Caloris. Calorum Descriptiones & signa." en Philosophical Transactions.

METODOLOGIA Y TECNICAS MATERIALES      

Recurso hídrico –agua(200 a 300 ml) Recipiente térmico 1 Soporte Medidor de temperatura Cronometro Estufa eléctrica

DISEÑO EXPERIMENTAL

PROCEDIMIENTO 1. Medir la temperatura del medio ambiente. Tm = 21ºc

2. Instalar el equipo como se muestra en la Figura 2 (a), evitando que el termómetro choque con las paredes y/o fondo del vaso de precipitación. Calentar en el vaso de precipitación 300 g de agua hasta el punto de ebullición. Apagar la cocina eléctrica. 3. Subir cuidadosamente la mordaza del soporte universal hasta retirar el termómetro del agua, intentando no mover mucho el mismo para no agitar el aire circundante. Retirar de la cocina el vaso de precipitación. Rápidamente secar el bulbo del termómetro con papel absorbente o una franela [Figura 2 (b)].

Temperatura inicial

00:00:00

(a)

(b)

Figura 2. (a) Masa de agua de 300 g siendo calentada hasta el punto de ebullición, (b) Mediciones de tiempo y temperatura durante el enfriamiento del agua.

4. Paralelamente al paso anterior, tener el cronómetro listo para ser activado en cuanto el termómetro marque una temperatura de 80 ºC, que será la temperatura inicial T0.

6. 7.

5. En la Tabla 1 se registrarán los valores de temperatura que va marcando el termómetro de acuerdo al tiempo indicado. TABLA 1. Valores de tiempo y temperatura. N

1

2

3

4

5

6

7

8

9

80

78

76

74

72

70

68

66

…

t (s) T (ºC) 8.

ANALISIS Y RESULTADOS

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES 

En la realización de esta experiencia, es necesario que trabajen en conjunto como mínimo dos estudiantes. El primero para leer el tiempo y el segundo para la temperatura.



Si el termómetro sólo tiene precisión de 1 ºC, se puede intentar hacer una aproximación máxima de 0,5 ºC en las lecturas, pero como en este caso se opto por un medidor de temperatura la exactitud será mejor , y se optara el lectura de cada -2ºc

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_del_enfriamiento_de_Newton http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/enfriamiento/enfriamiento.htm