Ley de enfriamiento de newton

ESCUELA BANCARIA Y COMERCIAL
BACHILLERATO INTERNACIONAL
Temas Selectos de Física 1

PRÁCTICA 5
LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON
REPORTE DE LABORATORIO
Fís. Jorge Rivera Hernández

NOMBRE DEL ALUMNO: Marygel Salcido García GRUPO: 535101
PROFESOR: Jorge Camacho FECHA: 21-Oct-2008OBJETIVO:
El alumno verificará:
La ley exponencial del enfriamiento de Newton
PROPÓSITOS:
Conocer la forma en que disminuye o aumenta la temperatura de un cuerpo es importante en muchas situaciones del hogar y de la industria. En está práctica deseamos sólo conocer como va disminuyendo la temperatura de un cuerpo, obviamente mayor a la del entono, en función del tiempo. Como cuerpoutilizaremos agua caliente. Realiza está práctica registrando el enfriamiento del agua en dos situaciones diferentes que tu elegirás.

Al analizar los datos se espera que llegues a expresar la función matemática que escribe el enfriamiento del agua a través del tiempo. En términos generales dicha función puede expresarse de la siguiente manera:

T(t)= T0ekt

Donde T es el cambio detemperatura al tiempo t, T0 es la diferencia de temperatura inicial entre el agua y su medio ambiente, t el tiempo, e la base de los logaritmos naturales y k una constante, llamada de enfriamiento, y depende de las condiciones en que se enfría el agua.

Durante la realización de está práctica se evaluarán los aspectos señalados en la portada. Añade todas las hojas que sean necesarias afin de que elabores tu reporte con claridad


Introducción
INVESTIGACIÓN
La ley de enfriamiento de Newton, es un proceso de enfriamiento que sigue una ley denominada por su creador, Isaac Newton. Esta ley dice que la velocidad de enfriamiento de un cuerpo en un ambiente más frío es proporcional entre la diferencia de la temperatura.Donde a es el coeficiente de intercambio de calor y S es el área del cuerpo.
Si la temperatura T del cuerpo es mayor que la temperatura del medio ambiente Ta, el cuerpo pierde una cantidad de calor dQ en el intervalo de tiempo comprendido entre t y t+dt, disminuyendo su temperatura T en dT.
dQ=-m·c·dT
Donde; m=r V es la masa del cuerpo (r es la densidad y V es elvolumen), y c el calor específico.
La ecuación que nos da la variación de la temperatura T del cuerpo en función del tiempo es

o bien,

Integrando esta ecuación con la condición inicial de que en el instante t=0, la temperatura del cuerpo es T0.

Obtenemos la relación lineal siguiente.
ln(T-Ta)=-k·t +ln(T0-Ta)
Despejando T obtenemos

Si medimos la temperatura del cuerpo durante suenfriamiento a intervalos regulares de tiempo, y realizamos una representación gráfica de ln(T-Ta) en función de t, veremos que los puntos se ajustan a una línea recta, de pendiente –k.

Podemos medir el área S de la muestra, determinar su masa m=r V mediante una balanza, y a partir de k calculamos el calor específico c.
Pero tenemos una cantidad desconocida, el coeficiente a , que depende de laforma y el tamaño de la muestra y el contacto entre la muestra y el medio que la rodea. Sin embargo, para varias sustancias metálicas en el aire, a tiene el mismo valor si las formas y los tamaños de todas las muestras son idénticas. Así, se puede determinar a para una sustancia metálica de calor específico conocido y luego, emplear este valor para determinar el calor específico de otra sustanciametálica de la misma forma y tamaño.
En la experiencia simulada, la forma de las muestras ensayadas es cúbica de lado d. El área de las caras de un cubo es S=6d2 y su volumen V=d3. La expresión de la constante k será ahora

HIPÓTESIS Y PREDICIÓNES

En esta práctica se verificará la ley de enfriamiento de Newton, para esto se calentará agua a 55⁰C, se dividirá en dos partes iguales y se...