Conductividad y difusividad termica

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS
LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS II

1. INFORMACIÓN GENERAL
Profesor: Ing. Héctor Recalde
Ayudante: Egdo. Carlos Martínez Carrera: Ingeniería Bioquímica
Práctica: Nº 5

2. DATOS PERSONALES
Nombre: Gissela Ramos Ibarra Fecha: 2011-10-20
Curso: Sexto Semestre “U”
3. TEMADE LA PRÁCTICA
“CONDUCTIVIDAD Y DIFUSIVIDAD TÉRMICA EN ALIMENTOS CILÍNDRICOS”

4. INTRODUCCIÓN

La diferencia de temperaturas en distintos puntos de un sistema genera los procesos de intercambio de calor, que pueden ser debidos a tres mecanismos: conducción, convección y radiación.
En esta experiencia vamos a estudiar el mecanismo de conducción en sólidos. La base matemática del proceso deconducción es la ley de "Fourier", cuyo enunciado, para sistemas unidimensionales de tamaño finito, caso de una lámina de espesor, h que se pueda considerar infinitamente extensa, es el siguiente:
Si este material en forma de lámina plana, tal y como aparece en la figura 1, se encuentra en contacto con dos focos térmicos a diferente temperatura Tc (caliente) y Tf (frío) y ha alcanzado elrégimen estacionario, la cantidad de calor por unidad de tiempo y superficie que atraviesa la placa será proporcional a la diferencia de temperaturas e inversamente proporcional a su espesor, dicha constante de proporcionalidad se denomina conductividad térmica, k, del material.

5. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA
6.1. OBJETIVO GENERAL
* Determinar la conductividad y la difusividad térmica de lapapa asumiendo que la forma es cilíndrica.

6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
* Identificar la importancia de la conductividad y difusividad térmica en procesos térmicos.
* Comprobar los valores de conductividad y difusividad térmica experimentales con datos bibliográficos.

6. MATERIALES Y REACTIVOS
* Termómetro (0:100°C)
* Varilla de vidrio
* Vaso de precipitación de250 ml
* Balanza
* Espátulas, papel aluminio
* Probetas
* Cocineta
* Papa y agua destilada

7. PROCEDIMIENTO

8. DATOS OBTENIDOS
TABLA 1: MEDIDAS DE LA PAPA UTILIZADA EN EL EXPERIMENTO

ALTURA | 7,3 cm |
DIÁMETRO 1 | 4,9 cm |
DIÁMETRO 2 | 3,6 cm |
DIÁMETRO (promedio) | 4,25 cm |
RADIO | 2,125 cm |
MASA | 74,12 g |
VOLUMEN | 70 ml |
Fuente: Laboratoriode Operaciones Unitarias II (UTA-FCIAL).

TABLA 2: DATOS DE TIEMPOS Y TEMPERATURAS DE LA PAPA EN EL BAÑO MARÍA

TIEMPO (min) | TIEMPO (s) | TEMPERATURA (°C) |
0 | 0 | 25,0 |
2 | 120 | 30,4 |
4 | 240 | 35,8 |
6 | 360 | 41,4 |
8 | 480 | 45,9 |
10 | 600 | 49,0 |
12 | 720 | 51,6 |
14 | 840 | 53,2 |
16 | 960 | 54,4 |
18 | 1080 | 55,2 |
20 | 1200 | 55,9 |
22 | 1320 | 56,4 |24 | 1440 | 56,8 |
26 | 1560 | 56,9 |
28 | 1680 | 56,9 |
30 | 1800 | 57,4 |
32 | 1920 | 58,3 |
34 | 2040 | 59,3 |
Fuente: Laboratorio de Operaciones Unitarias II (UTA-FCIAL).

9. CÁLCULOS Y RESULTADOS
* CALOR ESPECÍFICO

Cp=0,7273calg°C=3,045KJKg°K

* DENSIDAD
δ=masa (g)volumen (ml)

δ=74,12 g70 ml

δ=1,0589 gml=1058,9 Kg/m3

* DIFUSIVIDAD TÉRMICAα=0,3981R2+ 0,427b2*f
DONDE:
α= m2s
R=radiom
f=(tiempo)s
b=(mitad de la altura) m

α=0,3981(0,02125 m)2+ 0,427(0,0365 m)2*1500s

α=1,04666*10-7 m2s

αtabulado=1,67*10-7m2s

* CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

k= α* ρ*Cp

k=1,04666*10-7 αm2s* 1058,9 kgm3* 3,045 kJkg*°K
k= 3,3748*10-4kJs*m*°K= 0,3511*10-4BTUh*ft*°F

ktabulado=0,32*10-4BTUh*ft*°F

10. DISCUSIÓN

La conductividad térmicade la papa fue de 0,3511 x 10-4 BTU/h ft °F, dato experimental, mientras que el valor bibliográfico es 0,32 x 10-4 BTU/h ft °F. Estos datos indican que los valores experimentales medidos concuerdan con los datos tabulados. La diferencia entre estos dos valores refieren a errores aleatorios, debido que los datos no son medidos con exactitud ni las condiciones son controladas.

Existe un...