LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

RESUMEN

En este proyecto experimental estudiamos el cambio de temperatura de diferentes cuerpos con el medio ambiente, y con respecto a la Ley de Enfriamiento de Newton: “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”. Apoyándonos de las ecuaciones diferenciales por medio de la ley de newton que se expresa de la siguiente manera T=Tm+Ce^(-Kt), obtuvimos experimentalmente las ecuaciones empíricas de cada uno de los materiales utilizados, dando como resultado:

Vidrio: y = 74,186e-0,011x

Plástico: y = 76,391e-0,026x

Unicel: y = 75,893e-0,006x

Aluminio: y = 72,941e-0,007x

ABSTRACT

In this pilot study the change of temperature of different bodies to the environment, and with respect to the Newton's Law of Cooling: "a body temperature changes at a rate that is proportional to the temperature difference between the medium external and body.”Relying differential equations using Newton's law is expressed as follows T = Tm + Ce (-kt), experimentally obtained empirical equations for each of the materials used, resulting in:

Glass: y = 74.186 e-0, 011x

Plastic: y = 76.391 e-0, 026X

Unicel: y = 75.893 e-0, 006X

Aluminum: y = 72.941 e-0, 007X

INTRODUCCIÓN

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, 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 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, entonces la ecuación diferencial de la ley de enfriamiento es:

Si la temperatura T del cuerpo es mayor que la temperatura del medio ambiente Ta, el cuerpo pierde una cantidad de calor dQ en el intervalo de tiempo comprendido entre t y t+dt, disminuyendo su temperatura T en dT.

dQ=-m•c•dT

donde m=r V es la masa del cuerpo (r es la densidad y V es el volumen), y c el calor específico.))

La transferencia de calor se puede realizar por tres mecanismos físicos: conducción, convección y radiación.

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, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas, produciéndose un flujo de calor desde las temperaturas más altas a las más bajas. 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. La conducción de calor sólo ocurre si hay diferencias de temperatura entre dos partes del medio conductor.

Radiación: La radiación térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportados por ondas electromagnéticas o fotones.

Convección: La convección es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo por las diferencias de densidades 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. Sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio. En la naturaleza, la mayor parte del calor ganado por la atmósfera por conducción y radiación cerca de la superficie, es transportado a otras capas o niveles de la atmósfera por convección.

Nuestro objetivo fue encontrar la ecuación empírica que relacione la temperatura de enfriamiento de una sustancia con respecto al medio ambiente, así como la velocidad

Nuestra hipótesis fue que ciertos materiales se enfriaran más rápido que otros como el plástico y el vidrio se enfriaran más rápido que el

...