ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA B

Título de la práctica:

Conductividad térmica

Profesor:

Ing. José Alexander Ortega Medina Nombre:

Robert Roca Figueroa

Fecha de entrega del informe:

Miércoles, 10 de agosto de 2011 Paralelo:

6

Término – Año:

I Término 2011

RESUMEN: Se realizó dos experimentos: En el 1er experimento se pegó un pedazo de papel como también enrollar un hilo de coser alrededor de una lata, se encendió una vela teniendo la debida precaución, se cogió la lata envuelta con hilo y pegada con el papel y le acercamos a la vela para quemar la parte enrollada con el hilo y la parte donde está el papel. Registramos las observaciones con sus debidas conclusiones. En el 2do experimento se armó un sistema que está armado de 2 alambres de cobre y acera entrelazados entre sí, se colocó trozos de plastilina sobre los alambres. Así mismo se encendió la vela y se la acercó a un punto donde quema el cobre y acero. Registramos las observaciones con sus debidas conclusiones.

OBJETIVO:

Analizar la capacidad de conducción del calor de diferentes materiales.

EQUIPO:

Cámara de medición térmica Lata metálica Hilo Pedacitos de papel Alambres de hierro y cobre de 20cm de longitud y 1mm de diámetro Plastilina Vela Fósforos

FUNDAMENTO TEÓRICO:

La transmisión de calor de un punto a otro se efectúa por diferentes mecanismos. Si se calienta el extremo de una barra metálica, se observa que el otro extremo se calienta cada vez más; este proceso de transferencia de calor a través del material, sin transporte de materia, es la conducción. Esta propagación del calor se debe a la energía cinética de las moléculas del extremo caliente, que se transmite por choques a las moléculas vecinas, y así sucesivamente.

Sea una lámina de cierto material, con una cara de área A a la temperatura

y la otra a la temperatura .

Se supone que las temperaturas son fijas (régimen estacionario), que es

mayor que y que no hay pérdida de calor por los lados. Experimentalmente se encuentra que la cantidad de calor Q que atraviesa la lámina de hacia en un tiempo t, es:

La constante k se denomina coeficiente de conductividad térmica del

material de la lámina. Su unidad se expresa generalmente en

EXPERIMENTO:

a) Conductividad del calor. Pegar un pedacito de papel sobre una lata y enrollar en ella un hilo de coser. Acercar un fósforo encendido al papel y al hilo (figura 1).Registre sus observaciones en el informe de esta práctica.

b) Conductividad de diferentes metales.

Enrolle los alambres de hierro y cobre por uno de sus extremos, como muestra la (figura 2). Coloque pequeños trozos de plastilina a lo largo de los extremos libres de los alambres de hierro y cobre. Caliente con una flama la parte enrollada de los alambres. El calor se transmitirá, por conducción, a lo largo de los hilos metálicos, produciendo la fusión de la plastilina. Registre sus observaciones en el informe de esta práctica.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Aseguramos de cumplir con las normas de seguridad dentro del laboratorio ya que podríamos tener inconvenientes con la realización de la práctica.

2. Con la explicación dada por el ingeniero procedemos a trabajar. 3. Realizamos los pasos dichos anteriormente. 4. Registramos las observaciones. 5. Escribimos las conclusiones. 6. Completamos las preguntas que se encuentran al final de la práctica.

OBSERVACIONES:

En el 1er experimento, notamos que aquel papel no se quemaba a pesar que el fuego se lo colocaba de manera que esté en contacto directo con el papel, lo único que se quemaba era el hilo que enrollaba al papel, así mismo enrollamos hilo alrededor de la lata y realizamos el mismo procedimiento y nuevamente pudimos observar que el hilo no se quemaba En el 2do experimento notamos que la plastilina que se colocó sobre estos alambres comenzó a derretirse más rápidamente en uno de los alambres que en este caso fue el cobre.

RESULTADOS:

En el caso de los metales cada uno de estos posee un distinto grado

de conductividad térmica, es decir que el calor fluye con más rapidez en ciertos metales.

Comprobamos que el alambre de cobre tiene un mayor coeficiente de conductividad.

La lata absorbe el exceso de calor y no deja que los dos materiales (hilo y papel) almacenen una temperatura a la que pueda inflamarse, aún así las llamas lo tocan.

GRÁFICOS:

Figura 1 Figura 2 Figura 3

DISCUSIÓN:

Tabla de datos: En esta práctica no se utilizó una tabla de datos. Cálculos: En este experimento no se realizó ningún cálculo. Tabla de resultados: No se utilizó una tabla de resultados. Observación: La correcta observación de estos experimentos, nos llevarán a una correcta explicación de estos fenómenos. Resultados: Como resultados tenemos la explicación de los fenómenos que hemos observado.

ANALISIS

a) ¿Por qué el papel y el hilo tienen el comportamiento observado?

Se debe a que la lata absorbe el exceso de calor y no deja que los dos materiales alcancen una temperatura a la que pueda inflamarse, aún si las llamas lo tocan.

b) ¿Qué ocurriría si el papel y el hilo se enrollan alrededor de un pedazo de madera? Explique.

Si se enrolla sobre madera el papel y el hilo se quemarían, debido a que no posee un alto grado de conductividad térmica, y parte de este calor se transmitirá al hilo y al papel produciendo que estos dos se quemen.

c) ¿Cuál de los metales utilizados tiene el mayor coeficiente de conductividad? Explique.

El cobre tiene mayor conductividad térmica (372,1-385,2) W/(m•K), y es por eso que en nuestra práctica la plastilina que estaba sobre este metal se derritió más rápido que en el que estaba sobre el de acero (47-58) W/(m•K)

d) Un bloque de metal y uno de madera se encuentran a 10ºC ¿Por qué al tocar los dos bloques, el de metal parece más frío que el de madera?

Se debe a que estos dos cuerpos tienen distinto coeficiente de conductividad térmica y es por eso que al tocar un pedazo de metal y un pedazo de madera, se siente más frío el metal, pero en realidad lo que pasa es que este absorbe calor más rápido que la madera y da la sensación de estar más frío. Primero porque la madera es un material aislante del calor y segundo porque los metales siempre son buenos conductores de calor.

e) Los británicos utilizan una unidad de calor denominada Btu. En el comercio se venden acondicionadores de 12000 Btu. ¿Es correcta esta expresión?

No es correcto debido a que el BTU representa la cantidad de energía que se requiere para elevar un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.

CONCLUSIONES:

Se observó que los materiales que transportan calor de un extremo a otro, dependen de su coeficiente de conductividad para saber si es un conductor rápido o lento.

Todos los materiales conducen calor. Existen ciertos materiales que tienen un coeficiente de conductividad

térmica muy bajo que se lo puede despreciar y estos actúan como aislantes.

El hilo es mejor conductor que el papel, y el cobre es mejor conductor comparado con el hierro.

El calor fluye con más rapidez en ciertos materiales.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA:

Guía de Laboratorio de Física B. Física Universitaria – Sears, Zemansky. Alvarenga – Máximo, Beatriz, Antonio (1983), Física General con Experimentos sencillos.