CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

B23115: Carlos Gutiérrez Solano

e-mail: carguti2011@gmail.com

B57780: Cristian Mauricio Villalobos Agüero

e-mail: cristianmva09@hotmail.com

Universidad de Costa Rica; FS 311 Laboratorio de Física General II, Grupo 20

•         RESUMEN: Para este reporte se determinó  la capacidad de trasferencia de calor entre distintos materiales respecto al hielo para lo cual se usaron tres tablas (lexan, fibra de cemento, y madera ) en donde se le anotó las dimensiones de cada una, se colocaron en la base de la cámara de vapor pero para el primer experimento solo se usaron como base sin vapor, sobre cada tabla se un cilindro de hielo el cual se le anotó el diámetro y se colocó durante 15 minutos en la tabla para determinar cuánto variaba el diámetro del hielo así como la masa fundida en el proceso todo esto se hizo para determinar la capacidad de conductividad térmica de los materiales de las tablas, para la parte 2 se hizo lo mismo solo que esta vez se usó el vapor para acelerar el proceso.

• PALABRAS CLAVES: Transferencia del calor, conductividad térmica, medio ambiente.

1. 1. INTRODUCCIÓN

• La diferencia de temperaturas produce el intercambio de calor, que pueden ser dado de  tres formas: conducción, convección y radiación.
• Existe transferencia de calor por diferencia de temperaturas en el extremo de un material, esto se da debido a que hay un cambio de energía cinética entre ambos el  más frio gana energía y el más caliente la pierde  un ejemplo claro de esta transferencia en las paredes de un horno en las cuales ganan calor por conducción.
• En la trasferencia de calor entre materiales cabe destacar que existen proporcionalidades que determinan la cantidad de calor transferido como lo es el área transversal de la pared así como su ancho y por supuesto la diferencia de temperaturas entre ambos así como el tiempo en el que se encuentran en contacto.
• La ecuación que representa este cambio es la planteada por  la ley de la conducción de calor de Fourier.
• Los materiales con más capacidad de transferir calor son el cobre y plata y el que menos transfiere es el hormigón lo cual explica porque es tan usado en la infraestructura.

1. 2. MATERIALES Y MÉTODOS

Los materiales necesarios para este experimento son los siguientes: aparato para conductividad térmica (pasco TD-8561), multímetro digital (que permita medir temperatura),  metros de madera, Vernier, beakers de 100 y 500 y 1000 cm3, calderas (TD-8556A), hielo en forma de cilindro, placas de 3 materiales diferentes (madera, fibra cemento y lexan.

El procedimiento de la práctica está dado a continuación:

Primero, mida y tabule el espesor delta ∆L. Luego, construya el sistema de la figura 1, y soque los tornillos para prensar la tablita a la cámara de vapor.

Figura 1. Colocación del equipo a utilizar.

[pic 2]

Ahora, tome el recipiente con el hielo y mójelo de manera que el hielo se separe. Mida el diámetro del cilindro de hielo y anótelo como di. No saque el hielo del molde pero asegúrese de que se mueva fácilmente en el molde. Coloque el molde con el extremo abierto sobre la placa y deje que el hielo se derrita  al desarrollarse el experimento.

Posteriormente, para determinar la taza de fusión del hielo debido al calor que procede del ambiente se ocupa medir y anotar la masa del vaso (mv), el  agua que procede del hielo que se ha fundido durante un intervalo dado, ta. Además, Mida y anote la masa del vaso más el  agua que procede del hielo que se ha fundido durante un intervalo dado (mvv) y, calcule la masa del hielo fundido por el ambiente ma (ma = mvv – mv).

Ahora, se procede a la segunda parte (consulte tabla 1 para mayor comprensión). Para ellos, comience circulando el valor en la cámara de vapor. Coloque un segundo vaso en el drenaje de la cámara para recoger el vapor condensado. Realice el mismo procedimiento que se usó en la primera parte para calcular la taza de fusión del hielo (esta vez con el vapor circulando). Mida y anote mcv, la masa del hielo derretido y ∆t, el tiempo para que se derritiera.

Seguidamente, mida de nuevo el diámetro del hielo y llámelo df. Repita el procedimiento anterior (con las dos partes) para las otras dos placas.

1. 3. RESULTADOS

Las siguientes tablas resumen los resultados obtenidos en el experimento:  

[pic 3]

[pic 4]

Las ecuaciones utilizadas fueron las siguientes:

[pic 5](1)

[pic 6](2)

[pic 7] (3)

[pic 8](4)

[pic 9](5)

A continuación se presenta una muestra de cálculo de cada una de estas ecuaciones. Más concretamente, los resultados de la Fibra Cemento de la tabla 2. Note que para calcular los valores de la tabla 2, se ocupa recurrir a los datos de la   tabla 1.

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