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• Fernando Alexander Peña Sanchez

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Trabajo Aplicativo de Ondas y Calor

DEPARTAMENTO DE ONDAS Y CALOR Carrera: Aviónica y Mecánica Aeronáutica “Ley de Enfriamiento de Newton”

Autores:  Ñique Maldonado Alain André.  Torres Ramos Yarico. Profesor:  Yony Segundo Huamán Arenas.

Lima – Perú 2019 – I

Trabajo Aplicativo de Ondas y Calor

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

La transferencia de calor es importante en los procesos, porque es un tipo de energía que se encuentra en tránsito, debido a una diferencia de temperaturas (gradiente), 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 ejemplo; para producir trabajo, generar vapor, calentar una corriente fría, etc. En virtud de lo anterior es importante hacer una introducción al conocimiento de los procesos de transferencia de calor a través de la determinación experimental de la ecuación empírica que relaciona la temperatura de enfriamiento de una cantidad de sustancia con respecto al medio.

Experimentalmente se puede demostrar y bajo ciertas condiciones obtener una buena aproximación a la temperatura de una sustancia usando la Ley de Enfriamiento de Newton. Esta puede enunciarse de la siguiente manera: La temperatura de un cuerpo cambia a una velocidad que es proporcional a la diferencia de las temperaturas entre el medio externo y el cuerpo. Suponiendo que la constante de proporcionalidad es la misma ya sea que la temperatura aumente o disminuya.

Trabajo Aplicativo de Ondas y Calor 2. DESCRIPCIÓN NARRATIVA DE LA RECOLECCIÓN DE DATOS: a) Abrimos el programa Pasco Capstone y seleccionamos la opción tablas y gráficos. b) Configuramos la tabla con TEMPERATURA VS TIEMPO. c) Encendemos el sistema de Pasco e instalamos el sensor de temperatura y conectamos la hornilla eléctrica. d) Cogemos un matraz Erlenmeyer y lo llenamos con una cantidad de 100mL de agua. e) Antes de iniciar la experiencia, medimos la de temperatura del agua en el matraz Erlenmeyer (22.9 °C) y este lo colocamos en la hornilla eléctrica ya encendida. f) Pasando unos 10 minutos, la temperatura del agua llega a los 99.4 °C. Ahora apagamos la hornilla eléctrica y colocamos el matraz Erlenmeyer en la mesa con cuidado y colocamos el sensor de temperatura para ir tomando la temperatura inicial del agua que es 99.4 °C cuando empieza a enfriarse con una frecuencia de 2 Hz (2 mediciones por cada segundo). g) Luego de que el agua haya llegado a su temperatura ambiente, obtendremos una curva inversamente proporcional con relación a la temperatura y el tiempo. h) Luego sacamos el logaritmo natural de la temperatura contra el tiempo para así poder obtener una gráfica recta.

Trabajo Aplicativo de Ondas y Calor 3. IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES: 

En la experiencia del enfriamiento del agua, la variable independiente es el tiempo (s) y la variable dependiente es la temperatura (°C).

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También se definió otra variable como el logaritmo de la temperatura.

4. ANÁLISIS DE LAS VARIABLES: 

A medida que pasa el tiempo la temperatura disminuye porque este esta expuesto a la temperatura ambiente y por teoría, la masa con temperatura mayor siempre va a ceder su calor a la masa con menor temperatura.

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En la imagen N°4.3 podemos observar que la tabla Temperatura vs Tiempo se forma una gráfica con forma de curva, pero si aplicando el gráfico de dispersión, este se vería como en la figura N°4.4

5. CONCLUSIONES 

Al hervir el agua en la hornilla eléctrica, la temperatura más alta es 99.4 °C, esto se debe a que el sistema (matraz Erlenmeyer) debe de estar cerrado totalmente para que el vapor se concentre y este llegue a su temperatura de ebullición que es 100 °C.

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Al hacer las mediciones, se obtiene una curvatura inversamente proporcional con respecto a Temperatura vs Tiempo.

Trabajo Aplicativo de Ondas y Calor 6.- ANEXOS

Gráfica N°1 Medición de la temperatura del líquido a temperatura ambiente.

Gráfica N°2 La temperatura del líquido llega a los 99.4°C y no a los 100°C porque el matraz no contiene una tapa. Pero si en el caso de que tuviera una tapa el matraz, este llegaría a su temperatura de ebullición de 100°C.

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Gráfica N°3 Como podemos ver en el gráfico, la temperatura se mantiene constante. En este caso, la temperatura llegaría a los 100°C si todo el líquido se evaporara, el matraz se rompería e incluso explotaría por la presión que hay dentro de ello.

Gráfica N°4 Gráfica Logaritmo de la Temperatura vs Tiempo

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Tabla N°1 Datos obtenidos del logaritmo de la temperatura con respecto a TEMPERATURA VS TIEMPO

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Gráfica N°5 Con los datos de la Tabla N°1, podemos obtener el gráfico de dispersión.