ley de new

INFORMACIÓN BÁSICA
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
Ley de Enfriamiento de Newton
PRÁCTICA: 4
ASIGNATURA:
Biofísica
TEMA DE LA PRÁCTICA:
Enfriamiento de Newton
LABORATORIO A UTILIZAR:
Laboratorio de Física C 301
CONTENIDO DE LA GUÍA

OBJETIVOS

Estudiar los procesos de enfriamiento y calentamiento de los sólidos.
Comprobar experimentalmente la ley de enfriamiento de Newton.
Aplicar herramientascomputacionales, para encontrar la ecuación básica de la ley de enfriamiento de Newton.

INTRODUCCIÓN


Esta guía de laboratorio va dirigida a estudiantes de Ingeniería Biomédica. Uno de los mecanismos de Transferencia de Calor es la conducción, la cual se da principalmente a través de sólidos. Por ejemplo, si un extremo de una varilla metálica es calentado, se nota al rato que el otro extremo empiezaa calentarse también, lo cual evidencia el traspaso de calor a lo largo de la varilla. Este principio es el que se conoce como Ley de Enfriamiento de Newton, y es la que establece que la tasa de transferencia de calor por conducción es directamente proporcional a la diferencia de temperatura, es decir, a mayor gradiente de temperatura, mayor será la tasa de transferencia de calor, y el objetivo deesta práctica que se va a realizar es precisamente constatar este principio, así como establecer experimentalmente la constante de proporcionalidad, la cual se constituye en una propiedad de los materiales denominada coeficiente de conductividad térmica.

MARCO TEÓRICO

Isaac Newton (1641-1727) es reconocido por sus numerosas contribuciones a la ciencia. Entre otras cosas estudió el movimiento yestableció las leyes de la dinámica, enunció la ley de la gravitación universal, explicó la descomposición en colores de la luz blanca cuando pasa por un prisma, etcétera. A los 60 años de edad, aceptó un puesto como funcionario nacional y se desempeñó como responsable de la Casa de Moneda de su país. Allí tenía como misión controlar la acuñación de monedas. Probablemente se interesó por latemperatura, el calor y el punto de fusión de los metales motivado por su responsabilidad de supervisar la calidad de la acuñación.

Utilizando un horno a carbón de una pequeña cocina, Newton realizó el siguiente experimento. Calentó a rojo un bloque de hierro. Al retirarlo del fuego lo colocó en un lugar frío y observó como se enfriaba. Sus resultados dieron lugar a lo que hoy conocemos con el nombrede ley de enfriamiento de Newton, que se describe como:
(1)
Donde la derivada de la temperatura respecto del tiempo representa la rapidez del enfriamiento, es la temperatura instantánea del cuerpo, es una constante que define el ritmo del enfriamiento (en ) y es la temperatura del ambiente, que es la temperatura que alcanza el cuerpo luego de suficiente tiempo.

Si un cuerpo se enfría apartir de una temperatura inicial hasta una , la ley de Newton puede ser válida para explicar su enfriamiento. La ecuación:
(2)
Que es la solución de (1), y representa la evolución de la temperatura al paso del tiempo.


ACTIVIDAD PREVIA (incluir en el pre-informe)

La siguiente actividad tiene como objetivo, realizar un análisis preliminar de algunas propiedades térmicas.
Observe lossiguientes videos y estudie su contenido
http://www.youtube.com/watch?v=U8pa0Qoocb4
http://www.youtube.com/watch?v=BrgG-I0NlU0

Cada integrante del grupo en forma individual y auténtica debe realizar un cuadro sinóptico o mapa conceptual del tema tratado.
METODOLOGÍA A UTILIZAR

Cada grupo de trabajo (máximo de cuatro estudiantes) redactará el pre-informe que incluye: actividad previa, consulta de lasaplicaciones, consulta del marco teórico y el cuestionario de la guía; antes del ingreso a la respectiva clase.
Clase magistral introductoria relacionada con el tema propuesto en la guía.
Desarrollo de la guía de aprendizaje por parte de los estudiantes.
En el momento de resolver el procedimiento el grupo de estudiantes realizará las medidas y los cálculos respectivos en cada montaje y por...