Calorimetría





Objetivo General
Ser capaz de identificar y medir la transferencia de calor a través de un cuerpo sólido.
Objetivos Específicos
Realizar el Balance de Calor Total a través de un cuerpo sólido; en este caso una varilla de bronce.
Determinar la cantidad de calor que se transfiere a través de un cuerpo sólido aplicando la Ley de Fourier.
Determinar la cantidad de calor perdido medianteel cálculo del coeficiente de transmisión de calor.
Identificar cuando se alcanza el estado estacionario, mediante un perfil de temperaturas.
Fundamentos Teóricos
Transporte Molecular de la Energía
La Termodinámica trata las transiciones cuantitativas y reacomodos de energía como el Calor en los cuerpos de materia.
La ciencia de la Transferencia de Calor está relacionada con la razón deintercambio de Calor entre cuerpos calientes y fríos llamados fuente y recibidor.
Las fases de una sustancia simple, sólida, líquida y gaseosa, están asociados con su contenido de energía.
En la fase sólida las moléculas están muy cercanas originando su rigidez.
En la fase líquida existe suficiente Energía Térmica para extender la distancia de las moléculas adyacentes perdiendo rigidez, pero dandofluidez.
En la fase gaseosa, la presencia de Energía Térmica adicional resulta en una separación relativamente completa entre moléculas, de manera que pueden permanecer en cualquier espacio cerrado. También se ha establecido que en dondequiera que ocurra un cambio de fase fuera de la región crítica, se involucra una gran cantidad de Energía en esa transición.
Para una misma sustancia en susdiferentes fases, sus múltiples Propiedades Térmicas tienen diferente orden de Magnitud.
Así mismo en cualquier cuerpo que absorba o pierda Calor, deben guardarse especiales consideraciones respecto a, si el cambio es de Calor Latente, o Calor Sensible, o ambos. Una fuente de caliente es capaz de grandes excitaciones subatómicas, a tal grado que emite Energía sin ningún contacto directo con elrecibidor.
Transferencia de calor
La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de talmanera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la Segunda ley de la termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.
Mecanismos de laTransferencia de Calor
Conducción: transferencia de calor que se produce a través de un medio estacionario -que puede ser un sólido- cuando existe un gradiente de temperatura.
Convección: transferencia de calor que ocurrirá entre un fluido en movimiento cuando están a diferentes temperaturas.
Radiación: se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculasconstitutivos. En ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas.
Ley de Fourier
Esta ley establece que la densidad de flujo de calor por conducción, es proporcional a un gradiente de Temperatura, e inversamenteproporcional a la distancia de propagación del calor.

Donde




Esta ley aplica, para este caso donde se considera que la cantidad de calor es constante y la propagación del calor es unidimensional (un solo sentido).

Desarrollo de la Práctica


















Datos Experimentales
Varilla de Bronce
Diámetro = 1 cm
Radio = 0.5 cm
Longitud = 35 cm
At (área transversal) =...