Practica 2 Conductividad Térmica de un Metal
Enviado por Alexxini • 22 de Octubre de 2015 • Documentos de Investigación • 809 Palabras (4 Páginas) • 462 Visitas
[pic 1][pic 2]
Universidad Autónoma de Nuevo León
Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica
Laboratorio de Transferencia de Calor
Practica 2
Conductividad Térmica de un Metal
Nombre: Alejandro Morales Calvo
Matricula: 1604598
Hora: V1
Brigada: 404
San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México
Marco Teórico
La conductividad térmica se refiere a la cantidad/velocidad de calor transmitida a través de un material. La transferencia de calor se produce en mayor proporción en los materiales con alta conductividad térmica con respecto a aquellos con baja conductividad térmica. Los materiales con alta conductividad térmica se usan mucho en aplicaciones de disipación térmica y los materiales con baja conductividad térmica se usan como aislante térmico.
La conductividad térmica está directamente vinculada con la eficiencia energética, cuanto más baja sea la conductividad térmica de un producto, mejor será su propiedad para impedir el flujo de calor y más eficiente será en evitar la pérdida de calor.
La conductividad térmica, es la propiedad de un material que indica su facilidad de conducir el calor. Esta descrito principalmente en la ley de Fourier sobre el calor.
La conductividad térmica está determinada por la ley de Fourier. La ley de Fourier establece que la tasa de transferencia de calor en cierta dirección, es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección.
Fourier fue un físico-matemático, quien publico la Teoría analítica del calor, basándose en el trabajo de Newton sobre la ley de enfriamiento de Newton. A partir de esto se desarrollaron las Series de Fourier, con las cuales pudo conocer la ecuación de calor:
[pic 3]
Como ya se mencionó, la ley de Fourier establece que el flujo de calor a través de una superficie, un área (Q/A) es proporcional a la diferencia de temperaturas entre los distintos puntos del cuerpo. Esta ecuación está dada por:
J=KA[pic 4]
Cuestionario
- Definición de Conductividad Térmica
La conductividad térmica, es la propiedad de un material que indica su facilidad de conducir el calor.
- Tabla de materiales con conductividad térmica.
[pic 5]
- ¿Qué es un aislante térmico?
Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida al paso del calor a través de ellos. Algunos muy escasa como los metales, otros una resistencia media como es el caso de los materiales de construcción. Aquellos materiales que ofrecen una resistencia alta se llaman materiales aislantes.
Por lo tanto la definición de aislante térmico es aquel material usado en la construcción y caracterizado por su alta resistencia térmica, estableciendo una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura.
Desarrollo de la práctica
Es posible determinar la conductividad en estado estable en base a la ley de Fourier:
[pic 6]
Despejando la Conductividad Térmica del material:
[pic 7]
- Primero colocamos el material que se seleccionó para hacer su análisis, sobre una plancha eléctrica. Pero antes debemos medir sus dimensiones:
Espesor: 1.4 cm
Área: 79.5 [pic 8]
- Ahora debemos colocar el termopar entre la placa y la hornilla y el otro sobre el material que se seleccionó.
- También debemos ponernos los guantes térmicos.
- Se enciende la hornilla a 120°C y ponemos el cronometro en ceros.
- Registramos las temperaturas cada medio minuto:
Tiempo (min) | T1 (°C) | T2 (°C) | ∆T = (T2 – T1) |
0 | 48 | 50 | 2 |
.5 | 52 | 54.9 | 2.9 |
1 | 61 | 65 | 4 |
1.5 | 65 | 76 | 11 |
2 | 68 | 80 | 12 |
2.5 | 75 | 83 | 8 |
- Al alcanzar el estado estable, colocamos el hielo sobre la báscula para conocer su masa.
Masa del hielo: 16.84 gr
- Colocamos la masa del hielo sobre el metal ya antes seleccionado, y mediremos el tiempo en que se tarda en derretir.
Tiempo: 2 min 47 s
- Con los datos ya obtenidos obtenemos la cantidad de calor necesaria para derretir el hielo con la siguiente formula:
[pic 9]
Donde es 333.7 kj/kg o 333.7 J7g[pic 10]
[pic 11] | m | Q |
333.7 kj/kg | 0.01684 kg |
|
- Ahora calculamos la transferencia de calor con la siguiente formula:
[pic 12]
Q | t | [pic 13] |
5.68 kj | 167 s | 0.0347 kj/s |
- Y por último con estos datos podemos calcular la conductividad térmica con la siguiente formula:
[pic 14]
[pic 15] | ∆x | A | ∆T | K |
0.0347 kj/s | 0.014 m | 0.00795 [pic 16] | 97 °C | .62 W/(m*°C) |
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