Enfriamiento De Una Masa De Agua (Enfriamiento Newton)

Índice

Introducción Teórica 3

Procedimientos 4

Análisis de Resultados 5

Cuestionario 7

Conclusiones 8

Anexos 9

INTRODUCCIÓN

Nuestros sentidos nos dan una indicación cualitativa de la temperatura cuando tocamos los objetos que nos rodean y lo asociamos con que tan caliente o que tan frío se sienten éstos; pero lo querealmente necesitamos es un método confiable y reproducible para medir la cantidad de calor absorbida o cedida por un sistema en lugar de la rapidez de transferencia de energía. Los científicos han perfeccionado varias clases de termómetros para hacer éstas mediciones cuantitativas. Sí la diferencia termométrica entre un objeto y su ambiente (ΔT = Tobj – Ta ) no es demasiado grande, la rapidez delenfriamiento o calentamiento del objeto será aproximadamente proporcional a dicha diferencia; es decir:


Donde: A = Constante
= Rapidez de enfriamiento (o calentamiento)
Separando variables e integrando:

Al desarrollar ésta expresión y tomando , se llega a la siguiente ecuación:

Esta ecuación nos relaciona el enfriamiento de un objeto en función del tiempo.

Cuando elcalor es cedido de forma natural de una masa constante de un fluido, por ejemplo agua caliente, se observa que a medida que transcurre el tiempo, la temperatura de esta masa de agua caliente se acerca cada vez más a la temperatura del medio ambiente, hasta que finalmente sus temperaturas sean idénticas, entonces se dice que el sistema está en equilibrio térmico.

En muchas ocasiones es útilestablecer relaciones cuantitativas entre dos variables, ya que esto permite conocer un poco mejor el comportamiento de los fenómenos físicos y predecir valores de una variable, de acuerdo al valor que tome la otra variable.

VI. PROCEDIMIENTO

PARTE 1
Con el equipo e instrumentos de medición proporcionados en el laboratorio:

1) Mida el valor de la temperatura ambiente .
Ta= 29 °C

2)Coloque agua en el recipiente metálico. (aproximadamente de su capacidad)

3) Construya el sistema que se muestra en la figura N° 1



FIGURA No.1
EQUIPO PARA OBTENER DATOS EXPERIMENTALES

4) Caliente el agua hasta alcanzar una temperatura de 80°C (aproximadamente).

5) Retire la cocina eléctrica.

6) Deje que la temperatura del agua caliente, baje hasta 75°C; en este instante
(t0 =0s), comience a hacer mediciones de temperatura y tiempo.

7) Realice cuatro lecturas de temperatura, dejando un minuto entre medición.

8) Realice otras cuatro mediciones de temperatura cada dos minutos.

9) A continuación lea la temperatura cada tres minutos, luego cada cinco minutos, hasta que el agua caliente alcance la temperatura ambiente.

10) Traslade todos los datos experimentalesa la tabla N° 1.

Tabla N° 1: Valores experimentales

T (0C) 75 73 71 70 68 66 63 61 59 56 54 52 49 47 44

46 44 42 41 39 37 34 32 30 27 25 23 20 18 15
(min)
0 1 2 3 4 6 8 10 12 15 18 21 26 31 36

Temperatura inicial: To = 75 °C


11) Lea nuevamente el valor de la temperatura ambiente Ta = 28 °C

PARTE 2: Análisis de datos experimentales y resultados

1. Con los datosexperimentales de la tabla No. 1, elabore en papel milimetrado el diagrama de dispersión y la curva de aproximación para los valores de

2. En el caso particular de ésta práctica, la variable independiente es_tiempo (t)__y la variable dependiente es: __cambio de temperatura (∆T)__.

Justifique sus respuestas con un breve comentario.

Al transcurrir el tiempo la temperatura cambia (aumenta odisminuye ) _______

3. Observando la forma del gráfico , se deduce que hay una relación entre las variables, que es de tipo exponencial; cuya expresión general es: ; en base a esto, aplique el método de mínimos cuadrados a los valores experimentales de la tabla No. 1; donde las ecuaciones normales son:

(ec. 1)
(ec. 2)

Usando estas ecuaciones, complete la tabla No. 2

Tabla N° 2:...