Quimica

ESTUDIO DE LA CONDUCCIÓN DE CALOR EN SÓLIDOS.

















































OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

El objetivo principal de esta práctica es el estudio del proceso de transferencia de calor aplicado a barras
cilíndricas de área constante y variable, y las propiedades térmicas de los sólidos.

En nuestro caso, una barracilíndrica homogénea y otra barra cilíndrica compuesta.


FUNDAMENTO TEÓRICO

Para el estudio de la conducción de calor en sólidos es importante tener una breve idea acerca de la Ley de Fourier. Dicha ley explica que ara que exista transmisión de calor por conducción se considera que el calor fluirá a través de un medio cuyas moléculas están fijas en sus posiciones, es decir un medio sólido.Ésta ley, para la conducción de calor en una sola dirección de un cilindro, puede explicarse con la fórmula

q * [W/m^2] = Q/A = -k * dt/dx ó dr siendo r o x dirección axial o radial
siendo k la conductividad térmica del material
siendo dt/dx ó dr los gradientes de temperatura

Observando el sistema como conjunto, es importanteexaminar las temperaturas T1 y T2 que se encuentra en los extremos del material, así cómo estudiar el coeficiente global de transmisión de calor “U”, el cual se puede hallar a través de la fórmula.

Rt ( resistencia total) = 1/U

De esta manera, nos permite conocer dicha resistencia interviniendo a un flujo de calor constante y midiendo las temperaturas en sus extremos.DESARROLLO EXPERIMENTAL

Descripción dispositivo experimental
El dispositivo experimental consta de una consola que suministra la potencia necesaria para la experimentación y varios módulos de experimentación, uno axial y otro radial.

- La consola, la cual se pone en marcha a partir de un interruptor de encendido, consta de un conector, una llave de mando de corriente y un vatímetro el cualpermite regular la potencia ineludible a los módulos. Para medir la temperatura, se observa que existe una llave de selección de temperatura, de nueve posiciones, y un lector digital el cual nos permite conocer los distintos valores de temperatura entre los diversos sensores que se encuentran en los módulos experimentales.

– A lo que módulos se refiere, en el caso del módulo axial, se puedendistinguir dos partes cilíndricas de latón o de acero de 2'5 cm de diámetro y 3 cm de longitud, en una sección situada a un extremo se suministra el calor, y en la otra sección situada a otro extremo del cilindro, por donde transcurre la refrigeración de agua, se desvanece el calor.
– El módulo radial está formado por un disco cilíndrico de latón de 0,8 cm de diámetro interno, 11 cm de diámetroexterno y 0,3 cm de altura, el cual es calentado en el centro del mismo mediante una resistencia eléctrica y refrigerado por agua. Desde el centro en distancias de 1 cm, se sitúan seis sensores de temperatura.

Procedimiento experimental
Parte 1; Conducción axial
Se arma la sección cilíndrica o bien llamada “muestra” de latón en el módulo axial siendo previamente bien cubierta por pasta termoconductora para evitar pérdidas de calor y tener una fricción térmica deseable. Una vez comprobado que la pieza esté en perfecta colocación, se procede a conectar los sensores de temperatura de manera que queden completamente ordenado con respecto a las otras secciones. Se conecta la manguera de agua de refrigeración a un extremo del dispositivo y a su vez se conecta al otro extremo, donde seencuentra la toma de corriente, la consola.
Se enciende la consola y se instaura el valor querido, en este caso 10W. Una vez alcanzado un estado constante con respecto a la temperatura, se toman las medidas de cada uno de los nueves sensores de temperatura que hay en el cilindro.
En cuanto se tomen las medidas y se desconecta toma de corriente a la consola, se procede a cambiar la muestra de...