Propagación De Calor

Laboratorio Nº 6 de Física

Propagación de Calor

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

Analizar el enfriamiento de un sistema (cuerpo), en este caso son tres prácticos el primero es de conducción, el segundo de convección y por ultimo un práctico de radiación.

El conducción veremos como una barra de aluminio y otra de cobre introducidas en un recipiente con agua a 100ºC son capases de conducir calor a recipientes con agua a temperatura ambiente y modificarla, también tendremos un tercer recipiente el cual no estará en contacto a través de alguna barra con el agua sino que este se calentara a través de radiación.

En convección veremos las diferentes temperaturas y como varían a diferentes alturas.

Y por ultimo en radiación veremos la variación de temperatura de agua hirviendo en un tarro de metal versus un tarro de metal pintado de negro.

MARCO TEÓRICO:

La termodinámica es una rama de la física que estudia los efectos de los cambios de la temperatura, presión y volumen de los sistemas físicos a un nivel muy amplio.

De acuerdo a su definición, calor significa "energía en tránsito" y dinámica se refiere al "movimiento", por lo que, en esencia, la termodinámica estudia la circulación de la energía y cómo la energía infunde o provoca movimiento de distintas partículas que componen un cuerpo.

El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son las leyes de la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas físicos en forma de calor o trabajo.

También se postula la existencia de una física llamada entropía, que puede ser definida para cualquier sistema.

En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Éstas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

HIPOTESIS Y SU JUSTIFICACIÓN.

Nuestras hipótesis como grupo para cada práctico son:

Conducción:

Sabemos el comportamiento de los metales, sabemos que existen buenos conductores y otros no tan buenos. El recipiente con agua a temperatura ambiente conectado a la barra de cobre debe modificar y elevar su temperatura siendo esta mayor que el recipiente con agua a temperatura ambiente conectado a una barra de aluminio. Porque el cobre absorbe más rápidamente el calor que el aluminio.

Convección:

Sabemos que las masas de aire caliente siempre tienden a subir en cambio las masas de aire frio bajan. Por lo que la temperatura a 0 metros debe ser menor que a 1, 2 y 3 metros del suelo. Esto se debe a que el aire caliente se dilata, por lo tanto es menos denso y su peso especifico es menor, o sea que es más liviano y sube con el aire frio sucede exactamente lo contrario, se contrae, es más denso , aumenta su peso especifico, o sea es más pesado y baja.

Radiación:

Al observar el comportamiento de la conductividad térmica de materiales como lo es el metal en los recipientes metálicos debería ocurrir que el que está pintado de negro conserva por un tiempo más prolongado el calor, en cambio el recipiente que se encuentra sin pintar deja que el calor se libere más rápidamente, esto se debe a que el color negro absorbe la energía reflejada, en este caso la temperatura, por lo que esta no es liberada tan fácilmente como lo que ocurre con el recipiente sin pintar.

MATERIALES Y MONTAJES.

Materiales para conducción:

- Soporte universal

- Mechero bunsen.

- Recipiente de metal.

- 3 Vasos precipitados.

- Barra de aluminio.

- Barra de cobre.

- Cronómetro.

- Termómetro digital.

Materiales para convección:

- Calefactor

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