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• Choko Garcia

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Universidad nacional autónoma de México. Facultad de ingeniería. Laboratorio transferencia de calor. Profesor: M.I. Ana Kin Estrada Balderas. Grupo: 8 Practica # 8: ley del inverso del cuadrado. Integrantes: Garcia Hurtado Jose Guadalupe. # cta.: 311060423 Mireles Fragoso David. # cta.: 301112525

Objetivo: El objetivo de esta práctica es observar el fenómeno de propagación direccional de la radiación térmica, es decir el fenómeno que describe la ley del inverso del cuadrado y con esto encontrar la relación con la distancia y el Angulo de emisión de la radiación que incide en el radiómetro. Equipo y Material     

Fuente de radiación infrarroja. Radiómetro. Cámara termográfica. Cronometro Placa de vidrio

Desarrollo: Actividad 1: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Revisar el equipo de radicación térmica. Verificar las conexiones del equipo y conectarlo a la corriente eléctrica del laboratorio. Conectar la fuente de radiación infrarroja al panel de control del equipo. Encender el equipo. Girar la perilla de ajuste de potencia en la posición 6. Esperar alrededor de 15 min para fijar una potencia especifica. Colocar el radiómetro en el riel de deslizamiento alejándolo de la fuente de radiación y sin retirar la protección. 8. fijar el radiómetro de tal forma que el plano del sensor quede paralelo a la placa de la fuente de radiación infrarroja; el sensor debe conducir con la dirección de emisión de la fuente de radiación infrarroja. 9. Retirar la cubierta de protección del radiómetro y acercarlo hasta que efectúe la medición del flujo de radiación térmica. 10. Realizar las mediciones de 10 en 10 cm, desde cero hasta 90 cm y anotar la lectura de flujo de radiación térmica para cada desplazamiento del radiómetro. Actividad 2: 1. Dejar la perilla de ajuste variable de potencia en la división 6. 2. Retirar la protección del radiómetro y acercarlo a 200 mm de distancia de la fuente de radiación infrarroja. A continuación, asegure el radiómetro con la perilla correspondiente. 3. Gire la base del radiómetro desde su valor mínimo de 0° hasta su valor máximo de 90°. Actividad 3: Cámara termo gráfica. 1. Direccione la cámara termo gráfica al vidrio de las ventanas del salón. 2. Apunte sus observaciones. Tabla de la actividad 1

r(m)

R[W/m^2]

R=1/r^2

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1193 551 289 170 113 80 59 44 34

100 25 11,1111111 6,25 4 2,77777778 2,04081633 1,5625 1,2345679

Log(r )

Memoria de cálculo: Análisis dimensional y cálculo

-1 -0,69897 -0,522878 -0,397940 -0,30103 -0,221848 -0,154901 -0,09691 -0,045757

Log(R )

2 1,39794001 1,04575749 0,79588002 0,60205999 0,4436975 0,30980392 0,19382003 0,09151498

M min.

-2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2

R=1/r^2

11,1111 6,25 4 2,77777 2,04081 1,5625 1,23456

%E min.

m min.

E%

m Punt.

Prom m=

Prom E=

-2 -2 -2 -2 -2 -2 -2

E% Punt.

Realizar las gráficas de R[W/m^2] vs. r[m].

R[W/m^2] vs. r[m]. 1400 1200

R[W/m^2]

1000 800 600 400 200 0 -200 0 -400

0.2

0.4

0.6

r[m].

0.8

y = -1117.8x + 840.36

1

Tabla de actividad 2 Α[°] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

R[W/m^2] 549 461 269 133 57 44 22 5 0 0

Realizar la gráfica R[W/m^2] vs α[°]

R[W/m^2] vs α[°] 600 500

R[W/m^2]

400 300 200 100 0 -100 -200

0

20

40

60

α[°]

80 y = -5.96x + 422.2

100

Cuestionario: 1. Describa que ocurre al variar la distancia entre el radiómetro y la fuente de radiación infrarroja ¿Por qué sucede? Argumente. Al variar la distancia entre el radiómetro y la fuente el valor de radiación va disminuyendo debido, con esto se hace referencia a la ley del inverso del cuadrado la cual nos dice que la intensidad disminuye de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del centro donde se origina. 2. ¿Qué tipo de lugar geométrico (gráfica) describe el flujo de radiación térmica con la distancia? Justifique su respuesta. El comportamiento de la gráfica describe una asíntota que se va aproximando a cero en el valor de la intensidad según va aumentado la distancia, que es justo el comportamiento que debíamos esperar debido al comportamiento de la ley. 3. Analice las pendientes de las curvas obtenidas. Explique los resultados obtenidos. Pues con los valores tabulados llegamos a pendientes de -2, las cuales cumplen con la relación de logaritmos que vimos durante la clase. 4. Qué relación observa entre los valores del flujo de radiación con la potencia seleccionada en la perilla. Justifique su respuesta. Estos valores variaron un poco al principio debido a que al principio el equipo tenía que empezar a calentarse gradualmente ya después de este tiempo el valor de flujo de la radiación ya no variaba tanto ya que el equipo estaba ya en régimen estable. 5. Qué relación observa entre los valores del flujo de radiación con la potencia seleccionada en la perilla y la temperatura de la placa de la fuente de radiación infrarroja. Justifique su respuesta. Estos valores son directamente proporcionales, ya que al aumentar o disminuir el valor en la perilla se modifica el valor en la potencia y esto también hace que aumente u disminuya la temperatura. 6. ¿Por qué los valores del flujo de radiación cambian al colocar la placa de vidrio? Justifique su respuesta. Los valores de flujo de radiación cambian debido que La energía radiante (E), al chocar con un cuerpo, es absorbida (A), reflejada (R) y transmitida (T) en proporciones variables según la naturaleza del cuerpo. En nuestro caso el vidrio refleja el flujo de radicación, y tendría que pasar un largo tiempo hasta el vidrio pueda absorber y emitir la radicación que está dando nuestra fuente IR.

E

R

A T

7. ¿Qué se gana al descarta el primer y el último dato? Lo que se gana al quitar estos dos valores según lo que observamos es que como el primer dato el equipo aun no calentaba del todo bien es decir aun no entraba en régimen estable la lectura puede ser errónea, al igual que con el último dato al tener mucha distancia y el sensor muy sensible cualquier cosa pudo interferir en la lectura. Es por eso que al descartar estos datos tiende a ser más correcta la lectura. 8. ¿Qué le pasa a la pendiente puntual al ir acercándonos a la fuente? ¿Por qué sucede esto? ¿Esto justifica el descartar el valor más cercano a la fuente? Argumente. (Vale por 4 preguntas)

9. ¿Desde tu punto de vista, se podría descartar más datos? Argumente. 10. Describa que ocurre al variar el ángulo de la base del radiómetro. Al variar el ángulo, podemos observar que debido a que el radiómetro ya no está 100% paralelo al plano de de nuestra fuente d emisión va disminuyendo el valor en nuestra lectura, hasta que en 90º el valor se hace cero, esto puede ser relativo ya que al ser nosotros una fuente que emite radiación el sensor puede tomarla como lectura y por eso no llega al valor de cero. 11. ¿Qué relación se presenta entre la lectura del radiómetro y el ángulo de rotación del radiómetro? Justifique su respuesta. Al igual que en la gráfica de la actividad 1, el comportamiento de la gráfica es asintótico debido a que cuando aumentamos el ángulo va disminuyendo nuestro valor en el flujo de radiación. 12. ¿Por qué el valor mínimo de la lectura del radiómetro no se presenta a 90°? Justifique su respuesta. Esto es debido a que al momento de hacer la practica en el laboratorio estamos nosotros y funcionamos como una fuente que igual emite radiación y como nuestro sensor es muy sensible, la detecta y nos arrija un valor pero en realidad este debiera ser cero ya que la fuente original de radiación ya no está paralelo al plano de nuestro sensor.

Conclusiones: Mireles Fragoso David Cuando íbamos alejando el radiómetro se disminuía la radiación a través del medio y con los datos nos reflejaba como si aplica la ley vista en la explicación y a medida que el radiómetro se iba inclinando se iba reduciendo la intensidad porque ya no estaba de frente como en el experimento anterior en conclusión a medida que se aleja uno de la fuente de radiación disminuye inversamente al cuadrado de su distancia y con la cámara termográfica podías ver las distintas temperaturas a las que estaba cada objeto incluyendo la fuente de radiación térmica, pero al ponerla en dirección al vidrio aunque estuviera alguien dentro del salón no se podía observar porque el vidrio reflejaba el calor. Garcia Hurtado Jose Guadalupe: El desarrollo de esta práctica fue interesante ya que apreciamos el fenómeno que nos demuestra la ley del inverso del cuadrado, la cual es importante en varias aplicaciones en el mundo real siendo una de ellas la fotografía, los fotógrafos profesionales tiene que jugar con este tipo de conceptos como son la dirección, la intensidad, la dureza, el color y el contraste, y esa ley los ayuda a trabajar con esquemas de luces. Por otro lado nuestros objetivos planteados en nuestra practica se cumplieron de manera relativa debido a que según el análisis de las gráficas, tanto en la gráfica de actividad 1 como la de la actividad 2, ambas se comportan de manera asintótica, es decir conforme va aumentado la distancia que separa el sensor de la fuente de radicación, la radiación va disminuyendo conforme lo marca la ley que estamos analizando. Cabe mencionar que me quedaron algunas dudas con respecto al análisis de las pendientes y los errores mínimo y puntual. Por otra parte no me quedo del todo claro que es lo que se tenía que desarrollar en las casillas de las tablas en las que nos pedían el error min y el porcentaje de error, es por eso que esos recuadros los dejamos en blanco espero poder aclarar estas dudas en la próxima clase.