Conducción del calor en solidos.
PAOLA10NApuntes10 de Abril de 2016
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Conducción del calor en solidos
Práctica #2
DATOS OBTENIDOS
Tiempo (seg) | ||||||
0 | 30 | 60 | 120 | 180 | 240 | |
Temperatura ºC | ||||||
Material | ||||||
Cobre | 25 | 26 | 27 | 28 | 30 | 32 |
Hierro | 24 | 24.5 | 25 | 25 | 26 | 26 |
Aluminio | 26 | 27 | 27.5 | 28 | 29 | 30 |
Vidrio | 24 | 24 | 24.5 | 25 | 25 | 25 |
Tabla No. 1 temperaturas obtenidas en la práctica de laboratorio
Material | Calor específico cp kJ/kg · K | Densidad ρ (Kg/m3) | Masa Kg | Diámetro m | Largo m |
Cobre | 0.386 | 8900 | 0.037 | 0.004 | 0.250 |
Hierro | 0.450 | 7840 | 0.032 | 0.003 | 0.280 |
Aluminio | 0.902 | 2700 | 0.011 | 0.005 | 0.240 |
Vidrio | 0.840 | 2230 | 0.009 | 0.004 | 0.280 |
Tabla No. 2 Datos obtenidos y propiedades de los metales
CÁLCULOS
Para calcular el calor absorbido por las barras de los distintos materiales fue necesario investigar a cerca de los calores específicos, a temperatura ambiente los cuales fueron obtenidos del apéndice del libro de termodinámica. El calor absorbido se calculó utilizando la siguiente formula:
[pic 1]
Donde m es la masa de cada una de las barras, es el calor específico para cada uno de los materiales y T es la temperatura expresada en Kelvin.[pic 2]
A manera de ejemplo se calculara el calor absorbido para el cobre con los datos presentados en la tabla No. 2
[pic 3]
Para calcular la densidad de cada uno de las barras de aluminio, primero que nada fue necesario calcular el volumen de cada uno en base a las medidas tomadas en el laboratorio así como su masa. El volumen fue calculado asumiendo que las barras eran un cilindro, sin importar que estuviesen doblados de la siguiente manera:
[pic 4]
Donde r es el radio de la varilla y h es la altura o largo todas las unidades expresadas en metros.
A manera de ejemplo se calculara el volumen para la barra de cobre con los datos presentados en la tabla No. 2 de la siguiente manera:
[pic 5]
Teniendo los datos del volumen y la masa del cilindro se podrá calcular la densidad para cada uno de los materiales utilizando la siguiente formula
[pic 6]
A manera de ejemplo se calculara la densidad de la barra de cobre utilizando los datos encontrados anteriormente de la siguiente manera:
[pic 7]
Para calcular el cambio de energía interna para cada uno de los materiales se llegó a la conclusión a través de información dada en el libro de termodinámica de Cengel que Para pequeños intervalos de temperatura, un valor de c a la temperatura promedio se puede usar y tratar como una constante, de lo que se obtiene la siguiente formula:
[pic 8]
Observando que el cambio de energía interna es aproximadamente al del calor absorbido por el cuerpo debido a la variación insignificante de la temperatura debido a que es una propiedad extensiva
RESULTADOS
Material | Calor absorbido Q KJ ( entre 0 y 30 s) | Calor absorbido Q KJ ( entre 0 y 60 s) | Calor absorbido Q KJ ( entre 0 0 y 120 s) | Calor absorbido Q KJ ( entre 0 y 180 s) | Calor absorbido Q KJ ( entre 0 y 240 s) |
cobre | 3.913 | 3.928 | 3.942 | 4.012 | 4.303 |
hierro | 3.988 | 3.995 | 3.995 | 4.010 | 4.010 |
aluminio | 2.719 | 2.724 | 2.729 | 2.738 | 2.748 |
vidrio | 2.156 | 2.160 | 2.164 | 2.164 | 2.164 |
Tabla no. 3 Calor absorbido por los distintos metales
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