Ley Del Enfriamiento De Newton

Resumen

Esta practica fue muy rápida y cuando llegamos lo primero que hicimos fue pedir nuestro material e instalarlo para comenzar a registrar las variaciones de temperatura cada determinado tiempo, hasta que se llego a la temperatura ambiente y con estos datos realizar nuestra grafica

Objetivo

Describir experimentalmente el modelo matemático del cambio en la temperatura de un cuerpo que se enfría al entrar en contacto con un medio circundante a menor temperatura. Determinar el parámetro de enfriamiento de dicho cuerpo.

Introducción

La ley de enfriamiento de Newton enuncia que, cuando la diferencia de temperaturas entre un cuerpo y su medio ambiente no es demasiado grande, el calor transferido por unidad de tiempo hacia el cuerpo o desde el cuerpo por conducción, convección y radiación, es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre el cuerpo y dicho medio externo, siempre y cuando este último mantenga constante su temperatura durante el proceso de enfriamiento.

La genialidad de Newton se pone de manifiesto nuevamente cuando utilizando un horno de carbón de una pequeña cocina, realizó un sencillo experimento: calentó al rojo vivo un bloque de hierro, al retirarlo lo colocó en un lugar frío y observó cómo se enfriaba el bloque de metal en el tiempo. Sus conjeturas sobre el ritmo al cual se enfriaba el bloque dieron lugar a lo que hoy conocemos con el nombre de ley de enfriamiento de Newton.

Esta ley describe que la razón de pérdida de calor de un cuerpo es proporcional a la diferencia entre la temperatura del cuerpo y el medio ambiente que lo circunda.

Si la temperatura del cuerpo es mayor que la ambiental, entonces deberá experimentar una pérdida de calor, la cual será proporcional a la diferencia de temperaturas.

Según la cual la velocidad de enfriamiento de un cuerpo cálido en un ambiente más frío cuya temperatura es , es proporcional a la diferencia entre la temperatura instantánea del cuerpo y del ambiente.

(1)

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 y . 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 (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 inhomogéneo de temperatura. La aplicabilidad de esta ley simplificada viene determinada por el valor del número de Biot.

Material

• Termómetro

• Agua caliente

• Soporte universal

• Vaso de precipitados

Metodología

• Instalamos el soporte universal y colocamos el termómetro

• La profesora nos dio agua caliente y de inmediato empezamos a registrar la variación de temperatura.

• Registramos la temperatura cada 30 segundos después cada minuto, cada 5 minutos y después cada 10.

Resultados

Tiempo (s ) temperatura (C°) tiempo (s) temperaturas (°C)

0 20 330 56

5 76 360 54.5

10 76 390 53.5

15 75 420 52

20 74.5 450 51

25 74 480 50

30 74 510 49.5

35 73.5 540 48.5

40 73 570 48

45 72.5 600 47

50 72 900 40

55 72 1200 36

60 71.5 1500 32.5

90 68 1800 30

120 66 2100 28

150 64.5 2400 26.5

180 63 2700 25

210 61 3000 24.5

240 60 3300 23

270 58 3600 22

300 57 4800 21

330 56 6000 20.7

360 54.5 7200 20

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