fisica

Objetivo:
Determinar el tiempo de respuesta de dos termómetros de mercurio de distinta graduación, a partir de curvas de enfriamiento y o calentamiento de Newton

Introducción:

Cuando en uncuerpo de temperatura ( ) se pone en contacto con un medio de temperatura distinta, su temperatura no cambia de manera instantánea, sino que llega al equilibrio térmico con el medio de forma paulatina;este cuerpo puede ser el mismo termómetro que usamos para medir la temperatura del medio. Se puede definir el tiempo de respuesta del termómetro como el tiempo característico que tarda en alcanzar latemperatura del medio circundante.
Este tiempo de respuesta se puede determinar a partir de la ley de enfriamiento de Newton, la cual establece que la rapidez de variación de temperatura esproporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el medio circundante:

(1)

donde es una constante de proporcionalidad, que depende del medio, del cuerpo y la masa del mismo, y es latemperatura del medio.
Llamando al coeficiente de transferencia de calor de la superficie en contacto con el ambiente, y designando con su área efectiva, si llamamos a la masa del sistema y sucalor específico, entonces en un intérvalo de tiempo , el cambio de temperatura del sistema será:

(2)
Definiendo el parámetro:
(3)

donde es la constante de tiempo de enfriamiento ymide el tiempo de respuesta del sistema. El término está referido a la capacidad térmica del sistema ( ). A la inversa del producto se lo suele llamar resistencia térmica del sistema ( ).
Así sepodría expresar

(4)
Esto expresa que el sistema de estudio se enfría o calienta a través de la resistencia térmica que depende del material.

Reemplazando en la Ec. (1)

(5)Integrando y utilizando las siguientes condiciones:




Se obtiene la solución

(6)


Elementos utilizados:
• Termómetro de mercurio graduado de 0 ºC a 100 ºC
• Termómetro de mercurio...