Estudiante de Ingenieria


UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
UNIDAD DE CIENCIAS BASICAS
DEPARTAMENTO DE FISICA
METODOS EXPERIMENTALES
CICLO I/2011




APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO EXPERIMENTAL
A.M.C.E.

CURVA DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON





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INTRODUCCIÓN Y RESUMEN



Introducción


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 aproximadamenteproporcional 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.

Para verificar este planteamiento, dispondremos de un equipo al cual le suministraremos calor a través de una fuente y luego cesaremos la fuente para que actúe la naturaleza y llegue a un equilibrio térmico con elmedio ambiente.


Resumen:

Representar de forma grafica los resultados obtenidos experimentalmente, para que posteriormente se sometan a un análisis del tipo de relación existente entre la temperatura y el tiempo.

Representar en forma grafica en un papel semilogaritmico el decaimiento exponencial de las variables en cuestión.

Determinación experimental de la ley de enfriamiento de uncuerpo. Estudio de la ley de enfriamiento de Newton







DEFINICIÓN DEL PROBLEMA


El proceso ocurre cuando un cuerpo posee una alta temperatura y se expone a un medio que tiene una temperatura inferior que la del cuerpo, buscando que llegue a un equilibrio térmico, es muy complejo, ya que, en esa liberación de energía del cuerpo hacia el medio es una superposición de tres fenómenos dela transferencia de calor, los cuales son: la radiación, la convección y la conducción.

Este principio fue estudiado por Newton y se conoce como “Ley de enfriamiento de Newton” y una de las aplicaciones más comunes es en medicina forense, donde a partir de la temperatura del cadáver y la temperatura del medio, se determina a través de una expresión matemática, la hora en que muere esta persona.Nuestra pregunta ahora es: ¿qué tan buena aproximación a la realidad es la ley de enfriamiento de Newton?. Es decir, nos preguntamos si esta ley da cuenta del cambio de temperatura de un cuerpo. Estudiaremos entonces el descendimiento de la temperatura de un cuerpo en función del tiempo.

El método experimental que se va a implementar es en base de capturar datos de la observacióndel fenómeno, partiendo de la reproducción del mismo, luego, se hará una representación de datos de temperatura T, en función del tiempo t, en un gráfico con escalas lineales y por ultimo una representación semilogarítmica.

Hipótesis:

Si un cuerpo baja su temperatura desde Tm hasta una temperatura To la ley de enfriamiento de Newton es válida para explicar su enfriamiento, según la ecuación:(1)

Estas condiciones se van a cumplir, con una presión atmosférica de 1.01 bar y una humedad del 88%

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL


Elementos a utilizar:

1 Termómetro de mercurio (120 oC a -20 oC) con incertidumbre de ± 1 oC.
1 Fuente de calor.
1 Beaker de 250 ml.
1 Soporte universal.
1 Balanza de triplebrazo con incertidumbre de ±0.1 g.
1 Cronometro con incertidumbre de ± 0.01 s.
1 Varilla de sujeción.
1 Pinza nuez.
1 cuerda.

Colocación del equipo:
















Procedimiento:

Se propone usar un termómetro y observar cómo baja la temperatura una vez que la fuente de calor a dejado de interactuar, que dando el recipiente contiene agua hirviendo (T ≈ 100 ºC). El termómetro se enfriará hasta...