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Lic. Flores Urquiaga, Hipólito Francisco

LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON EN UN TERMÓMETRO
I. OBJETIVOS: 1. Hallar la función de variación de la temperatura T en función del tiempo t para elenfriamiento del mercurio y/o alcohol metílico rojo de un termómetro. 2. Determinar la constante de flujo del calor entre el mercurio del termómetro y el medio ambiente II. TEORÍA: Cuando de una fuentecalorífica que se halla a la temperatura T fluye calor Q hacia el medio ambiente de temperatura Ta. La Ley de enfriamiento de Newton expresa que la rapidez de variación de la temperatura de la fuente es:dQ dt S (T

T

a

)

(1)

Siendo α es el coeficiente de intercambio de calor por convección con el fluido y S el área del límite diatérmico de la fuente. La energía calorífica que pierde elcuerpo de masa m y calor específico c está dada por: dQ = - mc dT (2) que al sustituir en (1) se tiene:
m c dT dt
dT dt

S (T

T

a

)

, siendo Ta la temperatura del ambiente.

Como m =ρ V; con ρ = densidad del líquido y V el volumen del mismo, se tiene:
S mc (T

T

a

)

K (T

T

a

)

Integrando con las condiciones para ti = 0 ; Ti = T0 y para tf = t ; Tf = T
TdT (T

tf K ) a oi dt

T0

T

De donde :

Ln (T - Ta) - Ln (T0 - Ta) = - Kt (3) Cuya gráfica (T - Ta) en función de t , es una recta de pendiente - K Despejando T se tiene: T = Ta + (T0 -Ta) Exp (-Kt) (4) De donde resulta la curva de dependencia de la temperatura T en función del tiempo t III. EQUIPO Y MATERIALES:      Un termómetro de mercurio y/o alcohol metílico rojo (0 -100 ºCy/o 0 – 250 ºC) Un vaso de vidrio pirex y/o recipiente metálico Una cocinilla eléctrica Un cronómetro Agua/aceite

LABFISGE – Departamento Académico de Física

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Lic. Flores Urquiaga,Hipólito Francisco

IV. PROCEDIMIENTO:  Caliente el agua y/o aceite en el vaso pírex y/o recipiente metálico respectivamente hasta que hierva.  Sumerja el termómetro respectivo dentro del...
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