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

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