CONTENIDO

CURVA DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON.........................................................................2

1. OBJETIVOS.......................................................................................................................2

2. INTRODUCCION...............................................................................................................2

3. MARCO TEORICO............................................................................................................3

a) LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON...................................................................3

b) TEMPERATURA:..........................................................................................................3

4. MATERIALES....................................................................................................................3

5. PROCEDIMIENTO............................................................................................................3

6. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS...........................................................................4

7. CONCLUSIONES..............................................................................................................2

8. BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................2

CURVA DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

1. OBJETIVOS.

Determinar experimentalmente el decaimiento exponencial de la temperatura respecto al tiempo.

Determinar el tiempo característico (k).

2. INTRODUCCION.

Cuando existe una diferencia de temperatura entre un cuerpo y el medio ambiente que le rodea, la evolución espontánea, que se manifiesta, se produce en el sentido de igualar las temperaturas hasta alcanzar el equilibrio 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 parámetros termodinámicos, en ese caso a ese sistema se le denomina foco térmico.

La situación que se presenta en la experiencia será la de un cuerpo a temperatura elevada en contacto con un foco térmico, que será el aire de la habitación que rodea al sistema.

Como hemos dicho, es un dato experimental que la evolución se realizará 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 (que conviene consultar en la bibliografía recomendada antes de continuar) conducción, convección y radiación. La descripción detallada de cada uno de estos procesos en una experiencia como la que vas a realizar sería tremendamente complicada, no pudiendo, con toda seguridad, resolver analíticamente el problema.

Sin embargo, comprobaremos experimentalmente que existen leyes empíricas de singular simplicidad en el estudio del enfriamiento de los cuerpos. Una de ellas es desarrollada por Newton y lleva su nombre. También, debemos tener en cuenta que estas leyes empíricas tienen un rango de aplicabilidad, que generalmente se descubre en la misma experimentación.

3. MARCO TEORICO

a) LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON:

La ley de enfriamiento de Newton enuncia que, cuando la diferencia de temperaturas entre un cuerpo y su medio ambiente no es demasiado grande, el calor transferido por unidad de tiempo hacia el cuerpo o desde el cuerpo por conducción, convección y radiación, es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre el cuerpo y dicho medio externo, siempre y cuando este último mantenga constante su temperatura durante el proceso de enfriamiento.

b) TEMPERATURA:

Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones.

c) CALOR:

El calor se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía.

4. MATERIALES.

Agua.

Vaso de precipitados.

Cocina eléctrica.

Termómetro.

Cronometro.

5. PROCEDIMIENTO.

Hacemos hervir el agua.

Tomamos la temperatura ambiente.

Tomamos la temperatura del agua hervida

Tomamos intervalos de tiempo y en cada intervalo tomamos medidas de temperatura.

6. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS.

TIEMPO EN SEGUNDOS (t) TEMPERATURA EN GRADOS CELSIUS. (Tº)

0 800.11 751.85 703.23 657.3 60

10.17 5516.9 50

19.97 4824.03 4630.27 4438.07 4245.47 4053.89 3866.47 3678.39 3492.31 32

110.35 30136.29 28

0 20 40 60 80 100 120 140 1600

10

20

30

40

50

60

70

80

90

f(x) = 70.2262136260316 x^-0.152009848841595

Tiempo (s) vs Tempertaura (°C)

Tiempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

V=MasaH 2OxCeH 2O x (ToH 2O−T )

(T−ToC )

V=295.08 g x1

calg° C

x (87 °C−80° C )

(80 °C−22 °C )

V=35.61 cal°C

Cx=V (T−Tc )+Masa H 2O xCeH 2O x (T−TH 2O)

Mx(Tx−T )

Cx=35.61

cal°C

(81 °C−22° C )+275,5 g x1 calg ° C

x(81° C−87 °C )

48.76 g x (82° C−81 °C )

Cx=9.19 calg ° C

7. CONCLUSION.

De manera experimental no hemos podido llegar a determinar el correcto calor específico del acero debido a que en el experimento no se ha contado con el material necesario para determinar el verdadero valor del calor específico del acero, además de los errores que hemos podido cometer al realizar el experimento.

8. BIBLIOGRAFÍA.

Á. Franco García, Física con ordenador. Curso Interactivo de Física en Internet, Universidad del País Vasco, http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young y R. A. Freedman, Física Universitaria, 9ª ed. (Addison-Wesley-Longman, México DF, 1998), Seccs. 15.6 7 16.5.