AÑO DEL CENTENARIO DE MACHUPICCHU PARA EL MUNDO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA
FACULTAD DE AGRONOMIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

1° Informe De Laboratorio

PACTICA :
Enfriamiento de un Cuerpo – Decaimiento Exponencial
CURSO :
Termodinamica
PROFESOR :
Ms . Gustavo Moreno Quispe
ALUMNOS :
* Arica Enriques Miguel
* Gonzalez Collantes Martin
* Pacheco Vasquez Lucia
* Quispe García Guísela
CICLO :
V ciclo: 20011 - I

enfriamiento de un cuerpo – DECAIMIENTO EXPONENCIAL

OBJETIVOS:

* General:
* Comprobar experimentalmente la “Ley de Enfriamiento de Newton”.

* Específicos:
* Analisis de los resultados en graficas tanto del aumento y descenso de temperatura

FUNDAMENTO TEÓRICO

La temperatura de un cuerpo es una medida de su estado relativo de calentamiento o enfriamiento, cuando tocamos un cuerpo, nuestro sentido del tacto nos permite hacer una estimación del grado de calentamiento o enfriamiento del cuerpo con respecto a la parte de nuestra piel que esta en contacto con dicho cuerpo. Esta estimación del tacto es demasiado limitada e imprecisa para ser de algún valor en los trabajos técnicos y científicos. (LIC. PEÑA Martín, Universidad de El Salvador Nuevo Ingreso 2007, Facultad de Ciencias Naturales y Matematica Escuela de Física).

Cuando existe una diferencia de temperatura entre un cuerpo y el medio ambiente que le rodea, la evolución espontanea, que se manifiesta, se produce en el sentido de igualar las temperaturas hasta alcanzar elequilibrio térmico.

En el caso en el que un sistema (el medio ambiente) sea lo suficientemente grande, de tal forma que pueda absorber cualquier cantidad de energía de cuerpos en contacto con él sin alterar sus parametros termodinamicos, en ese caso a ese sistema se le denomina foco térmico.

La situación que se presenta en la experiencia sera la de un cuerpo a temperatura elevada en contacto con un foco térmico, que sera el aire de la habitación que rodea al sistema. Como hemos dicho, es un dato experimental que la evolución se realizara en el sentido de una transferencia de energía entre el cuerpo y el foco térmico (aire del laboratorio).

La energía intercambiada en este proceso se efectúa en forma de calor. Apareciendo los tres mecanismos de intercambio: conducción, convección y radiación. (M. W. ZEMANSKY Y R. H. DITTIMAN, 'Calor y Termodinamica', Edición MacGraw Hill (1984)), (P. A. TIPLER, ' Física', 3ra Edición. 1er tomo. Ed. Reverté (1992).

La transferencia de calor esta relacionada con los cuerpos calientes y fríos llamados; fuente y receptor, llevandose a cabo en procesos como condensación, vaporización, cristalización, reacciones químicas, etc. en donde la transferencia de calor, tiene sus propios mecanismos y cada uno de ellos cuenta con sus peculiaridades. La transferencia de calor es importante en los procesos, porque es un tipo de energía que se encuentra en transito, debido a una diferencia de temperaturas (gradiente), y por tanto existe la posibilidad de presentarse el enfriamiento, sin embargo esta energía en lugar de perderse sinningún uso es susceptible de transformarse en energía mecanica por ejemplo; para producir trabajo, generar vapor, calentar una corriente fría, etc. En virtud de lo anterior es importante hacer una introducción al conocimiento de los procesos de transferencia de calor a través de la determinación experimental de la ecuación empírica que relaciona la temperatura de enfriamiento de una cantidad de sustancia con respecto al medio.

Experimentalmente se puede demostrar y bajo ciertas condiciones obtener una buena aproximación a la temperatura de una sustancia usando la Ley de Enfriamiento de Newton. Esta puede enunciarse de la siguiente manera: La temperatura de un cuerpo cambia a una velocidad que es proporcional a la diferencia de las temperaturas entre el medio externo y el cuerpo. Suponiendo que la constante de proporcionalidad es la misma ya sea que la temperatura aumente o disminuya, entonces la ecuación diferencial de la ley de enfriamiento es

Dónde:
T = Temperatura de un cuerpo
t = tiempo
To = Temperatura del medio ambiente

(MOLAS María Cecilia, RODRIGUEZ RIOU Florencia y LEIBOVICH Débora. Universidad Favaloro, C. A. de Buenos Aires, Argentina. Facultad de Ingeniería, Ciencias Exactas y Naturales)

MATERIALES Y METODOS:
* Cocina eléctrica
* Vaso de precipitados
* Agua
* Termómetro de mercurio
* Soporte metalico
* Cronómetro

RESULTADOS:
1) Calentamiento del agua:
Tiempo en min | T en °C |
0 | 0 |
3 | 6 |
6 | 9 |
9 | 14 |
12 | 27 |
15 | 52 |
18 | 76 |
21 | 95 |
21.52 | 100 |
24 | 100 |
27 | 100 |t (min)

2) Enfriamiento del agua:
Tiempo en min | T en °C |
0 | 100 |
1.28 | 95 |
2.29 | 90 |
3.54 | 85 |
5.14 | 80 |
7.48 | 75 |
10.21 | 70 |
13.31 | 65 |
17.23 | 60 |
22.3 | 55 |
28.47 | 50 |
37.18 | 45 |
51.58 | 40 |
70.27 | 35 |
103.18 | 30 |

t (min)

DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

* En la primera parte del experimento el agua hirvió a temperatura 100°C en el minuto 21.52° y luego se mantuvo constante hasta el minuto 24 lo que nos muestra que ciertamente la °T de ebullición del agua es de 100°C.

* Luego de que hierva el agua, el calentamiento se mantuvo constante, es decir no aumento a mas de 100°C mientras que permanecía en contacto con el calor.

* En la segunda parte del experimento la °T desciende inmediatamente que se separa el vaso de precipitado del calor (cocina eléctrica).

* Calculamos el tiempo cada 5°C que desciende la temperatura, observando que dicho descenso ocurre con mayor velocidad en los primeros minutos. Prolongandose el tiempo de descenso a medida que la °T del agua va alcanzando la T ambiente hasta que alcance un equilibrio térmico.

* Una vez obtenidos los datos recopilados de la primera parte experimento, los llevamos a la grafica °T–t, obteniendo una curva ascendente hacia 100°C manteniéndose constante (grafica 1).

* La grafica obtenida de los resultados del decaimiento de temperatura nos muestra una curva descendente a partir de 100°C hasta el alcance aproximado de la °T ambiente, en este caso tomamos como punto final 30°C.(grafica 2)

CONCLUSIONES:
*Se pudo comprobar experimentalmente la ley de enfriamiento de Newton.

* La rapidez de enfriamiento de un cuerpo; en este caso del agua, es mas rapido cuando la diferencia de temperaturas entre el cuerpo y el medio en el que se encuentra es grande.

* El enfriamiento del agua o el descenso de la temperatura del líquido en efecto depende del tiempo.

* La curva de calentamiento representa graficamente los valores de la temperatura que adquiere el agua al aplicarle calor hasta llegar a los 100ºC.

* Existe una proporcionalidad respecto al enfriamiento y que esta ligada al tiempo.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
* LIC. PEÑA Martín. Universidad de El Salvador Nuevo Ingreso 2007. Facultad de Ciencias Naturales y Matematica Escuela de Física. [fecha de consulta: 18 de Mayo de 2011].
Disponible: https://www.monografias.com/trabajospdf/termodinamica/termodinamica.pdf

* M. W. ZEMANSKY Y R. H. DITTIMAN. Calor y Termodinamica. Edición MacGraw Hill (1984). [fecha de consulta: 18 de Mayo de 2011].
Disponible: https://www2.uah.es/spas/docencia/fisica_ambiental/lab_fa_5.pdf

* P. A. TIPLER. Física. 3ra Edición. 1er tomo. Ed. Reverté (1992). [fecha de consulta: 18 de Mayo de 2011].
Disponible: https://www2.uah.es/spas/docencia/fisica_ambiental/lab_fa_5.pdf
* MOLAS María Cecilia, RODRIGUEZ RIOU Florencia y LEIBOVICH Débora. Universidad Favaloro, C. A. de Buenos Aires, Argentina. Facultad de Ingeniería, Ciencias Exactas y Naturales. [fecha de consulta: 18 de mayo de 2011].
Disponible: https://www.ciencia-basica-experimental.net/newton.htm