PRÁCTICA 1. TERMOMETRÍA. PRÁCTICA 2. CONDUCCIÓN EN ESTADO ESTABLE

FACULTAD DE MINAS -TRANSFERENCIA DE CALOR

PRÁCTICA 1. TERMOMETRÍA

PRÁCTICA 2. CONDUCCIÓN EN ESTADO ESTABLE

Integrantes:

Margarita Sofia Fonseca Bayona

Salomón Arango Zapata

Juan Pablo Gómez

Breiner Caipe

Juan José Ospina Cardona

Desarrollo de la práctica 1 (TERMOMETRÍA)

A continuación, se muestran las gráficas de tiempo y temperatura. Con los datos obtenidos en el laboratorio de los tres elementos para medir la temperatura estable. En la gráfica 1 se presenta la del termómetro, en la segunda imagen la del termopar recubierto y por último en la tercera imagen la del termopar de contacto.

[pic 1]

Gráfica 1

[pic 2]

Gráfica 2

[pic 3]

Grafica 3

¿Por qué los tiempos son diferentes en los tres dispositivos de medición?

La temperatura para cada fase (Fría, caliente, tibia) es estable en un determinado tiempo, a partir de ese momento se toman las temperaturas, los tiempos comienzan a alterar ya que los elementos con los que se mide la temperatura funcionan de manera diferente. Por otro lado, el material de estos elementos hace que la medición varíe, pues hay que esperar que material comience a conducir la temperatura. Por ejemplo, con el termómetro se espera que el líquido contiene en él se dilate (en nuestro caso mercurio). También usamos el termopar recubierto y de contacto, si los comparamos vemos que el recubierto toma más tiempo en estabilizar la medida de la temperatura ya que cuenta con un material que debe conducir la temperatura. Si comparamos el termómetro con los termopares, observamos que la diferencia de tiempos depende de las cifras significativas que arroja el instrumento, entre más cifras y más preciso sea, tardará mucho más en estabilizarse.

En general esta debería ser la respuesta de los tiempos con cada aparato de medición, pero en el laboratorio nos enfrentamos con errores en la medición de los datos que son inevitables y de igual manera la temperatura del ambiente entra como factor crucial en los datos obtenidos.

¿Por qué se produce la histéresis?

El principal factor que contribuye al fenómeno de la histéresis es la tensión generada por los materiales, debido a esfuerzos térmicos residuales. La conductividad térmica es la fuente principal de las tensiones residuales, por lo tanto, la transferencia de calor depende de las tensiones residuales que genera el fenómeno.

Desarrollo de la práctica 2 (CONDUCCIÓN EN ESTADO ESTABLE)

Para el desarrollo de esta práctica se han tomado diferentes medidas de temperatura en dos arreglos con diferentes geometrías y materiales que actúan como aislantes. A continuación, se muestran los datos obtenidos para cada uno de estos sistemas y se analizan los datos obtenidos para calcular la conductividad térmica de cada uno de estos materiales.

Placas planas de icopor (Poliestireno expandido)

Se miden las temperaturas en la superficie interior y exterior de las placas en cuatro localizaciones diferentes, para posteriormente realizar un promedio de temperatura en las dos superficies:

Se miden también las dimensiones de la placa obteniendo para una sola de ellas un espesor de 0.025m y un área superficial de 0.09 m2. Para determinar la conductividad térmica del material es utilizada la ley de Fourier, la cual nos indica que:

[pic 4]

Simetría Térmica

Algunos problemas de transferencia de calor poseen simetría térmica, por ejemplo, las dos superficies de una placa grande caliente, de espesor L, estarán sujetas a las mismas condiciones térmicas y, por lo tanto, la distribución de temperatura en una de las mitades de ella será igual a la de la otra mitad. Es decir, la transferencia de calor en esta placa poseerá simetría térmica con respecto al plano central en x = L/2.

Asimismo, la dirección del flujo de calor en cualquier punto en la placa será dirigida hacia la superficie más cercana a ese punto y no habrá flujo de calor a través del plano central. Por consiguiente, el plano central se puede concebir como una superficie aislada y la condición térmica en este plano de simetría se puede expresar como:

[pic 5]

Y entonces el flujo de calor es:

[pic 6]

Por lo cual si se mide el Voltaje y Corriente suministrados al sistema (y dividiéndolo por 2, pues se calculará la conductividad de una sola placa), podemos despejar la conductividad térmica de la siguiente manera:

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