UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE Facultad Facultad de Ingeniería INGENIERIA INDUSTRIAL CURSO: •
Laboratorio de Física General II.
TÍTULO: •
Curva de enfriamiento de newton.
LUGAR: Cajamarca-Perú.
FECA DE ENTREGA: 26 de mao del 2!"6.
CURVA DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON . 1. RESUMEN: Este Este proye proyecto cto nos nos ayuda ayuda a estud estudiar iar y repres represen entar tar de forma forma gráfic gráfica a los result resultad ados os obtenidos experimentalmente, para que posteriormente se sometan a un análisis del tipo de relación existente entre la temperatura y el tiempo. Representar en forma gráfica en un pape papell semi-l semi-log ogari aritmi tmico co el decai decaimie miento nto expo expone nenci ncial al de las varia variable bles s en cuesti cuestión ón.. Determinación experimental de la ley de enfriamiento de un cuerpo. Estudio de la ley de enfr enfria iami mien ento to de Ne Neton. ton. !us !us prin princi cipa pale les s ob"e ob"eti tivo vos s son# son# Estu Estudi diar ar y anal anali$ i$ar ar experimentalmente experimentalmente la curva de enfriamiento enfriamiento de neton y la ley cero de la termodinámica, termodinámica, otro otro de los los ob"et ob"etivo ivos s tambi% tambi%n n llegar llegar a dete determi rmina narr la ecua ecuació ción n emp& emp&ric rica a de la ley de enfriamiento de neton, por 'ltimo determinar la constante de enfriamiento (t). 2. INTRODUCCION: *uando existe una diferencia de temperatura entre un cuerpo y el medio ambiente que lo rodea, se produce un fenómeno llamado equilibrio t%rmico, es decir, las temperaturas del cuerpo y medio ambienten alcan$an el mismo valor. En el caso en el que un sistema +el medio medio ambie ambiente nte sea lo sufic suficien ientem temen ente te grand grande, e, de tal forma forma que que pued pueda a absor absorbe ber r
cualquier cantidad de energ&a de los cuerpos en contacto con %l sin alterar sus parámetros termom%tricos, se denomina a este sistema como foco t%rmico. a situación que se presenta en la experiencia será la de un cuerpo a temperatura elevada en contacto con un foco t%rmico, que será el aire de la abitación que rodea el sistema. Es un dato experimental que la evolución se reali$ará en el sentido de una transferencia de energ&a entre el cuerpo y el foco t%rmico +aire del laboratorio. a energ&a intercambiada en este proceso se efect'a en forma de calor y se comprueba experimentalmente que existen leyes emp&ricas de singular simplicidad en el estudio de enfriamiento de los cuerpos. /na de ellas fue desarrollada por Neton y lleva su nombre. 0saac Neton +1231-1454 es reconocido por sus numerosas contribuciones a la ciencia. 6 los 27 a8os de edad, aceptó un puesto como funcionario nacional y se desempe8ó como responsable de la *asa de 9oneda de su pa&s. 6ll& ten&a como misión controlar la acu8ación de monedas. :robablemente se interesó por la temperatura, el calor y el punto de fusión de los metales motivado por su responsabilidad de supervisar la calidad de la acu8ación. /tili$ando un orno a carbón de una peque8a cocina, Neton reali$ó el siguiente experimento. *alentó a ro"o un bloque de ierro. 6l retirarlo del fuego lo colocó en un lugar fr&o y observó cómo se enfriaba. !us resultados dieron lugar a lo que oy conocemos con el nombre de ley de enfriamiento de Neton, que se describe como#
Donde la derivada de la temperatura respecto al tiempo representa la rigide$ del enfriamiento, ; es la temperatura instantánea del cuerpo, < es una constante que define el ritmo del enfriamiento y es la temperatura ambiente, que es la temperatura que alcan$a el cuerpo luego de un cierto tiempo. !i un cuerpo se enfr&a a partir de una temperatura inicial 7asta un la ley de Neton puede ser válida para explicar su enfriamiento. 0ntegrando la ecuación +1 y teniendo en cuenta los criterios respectivos#
Despe"ando convenientemente
Esta ecuación representa la evolución de la temperatura en el tiempo. Es decir, esta ley establece que el enfriamiento de un cuerpo es proporcional, en cada instante, a la diferencia con la temperatura ambiente. Entonces, siendo la temperatura inicial con que introducimos un cuerpo en un ambiente a una temperatura , al cabo de un tiempo t la temperatura del cuerpo es#
Laboratorio de fíi!a II
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Donde = es constante de tiempo de enfriamiento, y es particular de cada cuerpo. Dica constante está relacionada con < de la siguiente manera#
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MATERIALES ) E*UI"OS: 71 ab>uest5 !ensor de ;emperatura ?ernier ?aso de precipitación *ocina el%ctrica.
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3umer1ir elde sensor en a1ua Laboratorio fíi!ade II temeratura "#$i%a & o aceite un litro o medio litro0 se1ún se le indi/ue7 calentar 8asta /ue la temeratura del mismo alcance la m9:ima osible ;!
