labo8 conveccion


INTRODUCCIÓN

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir.Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza sumovimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.
En esta experiencia se tratará lo mencionado anteriormente, se estudiará la convección en fluidos (líquidos y gases).
A lo largo del informe se explicará y analizará el comportamiento de la convección en los fluidos empleados.Al final se detallarán algunos aspectos relacionados a la convección, se expondrán las conclusiones y se daránalgunas recomendaciones para realizar correctamente la experiencia.







OBJETIVOS
1. Ver la forma de transmisión de calor en fluidos e identificar dicha forma como convección.
2. Analizar y comparar las características de la convección en los líquidos y gases.


EQUIPOS Y MATERIALES

1 1 soporte universal






2 1 pinza universal





3 1 vaso de precipitados, 250 ml










4 1 nuez doble






51 cuchara con mango de espátula






6 Permanganato potásico 25 g





7 Sedal (hilo de seda)






8 Espiral





FUNDAMENTO TEÓRICO

En un fluido, la mayor parte del calor es transportado de una parte a otra del cuerpo por el mismo fluido.  Este proceso es llamado convección.
En un caso típico, el fluido próximo a una fuente de calor se calienta y se dilata ligeramente, haciéndose más livianoque el fluido más frío de las capas superiores.  Sube, entonces,  y es reemplazado por fluido más frío y más pesado.  Cuando el fluido más caliente llega a las partes más frías del recipiente, se enfría, se contrae, y comienza a caer de nuevo.
No es posible, en general, escribir una ecuación simple que relacione el flujo de calor por convección a gradientes de temperatura u otros parámetrostermodinámicos. cada caso debe tratarse por separado.
En aire quieto, la tasa de transmisión de calor por convección desde una superficie de área A está dada aproximadamente por la fórmula empírica

H = qAT
(2)
Donde ∆T  es la diferencia de temperatura entre la superficie y el aire lejano a ella. La constante de transmisión de calor por convección q depende de la forma y la orientación de lasuperficie y también de T, es decir, del rango de temperaturas en juego.   Para una persona desnuda, se puede utilizar el valor medio

q  =  7,1x10-3  Watt/m2/K.

La convección juega un papel importante en muchos procesos de nuestra vida diaria.  Así, existe un factor de enfriamiento por viento. La temperatura efectiva disminuye rápidamente a medida que aumenta la rapidez del viento, como se muestra enla tabla siguiente.
Tabla: Efecto del aire en movimiento sobre la temperatura (tomada de Kane y Sternheim)







Como muestra esta tabla, un cuerpo desnudo puede enfriarse en 1 minuto a una temperatura efectiva de -30°C moviéndose, por ejemplo, a 40 km/h en aire a -10°C (algo que puede ocurrir al esquiar, por ejemplo).  Las temperaturas menores a -60°C son extremadamente peligrosas, pues lacongelación puede sobrevenir en segundos.








DESCRIPCIÓN DE CONVECCIÓN EN EJEMPLOS
1 Calentamos desde abajo una cacerola llena de agua. El líquido más próximo al fondo se calienta por el calor que se ha transmitido por conducción a través de la cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado de ello el agua caliente asciende y parte del fluido más frío baja hacia el fondo, con...