Imforme de Laboratorio-ley Del Enfriamiento de Newton

LEY DEL EMFRIAMIENTO DE NEWTON Meza Calderón, Reiner; Julca Lozano Aaron; Torrealva Vega Junior; Valverde Acosta Jeanpierre; Tena Tena Lopez jason; Zavala Caceres Marcell. reinerezza!"otail.co,aaron reinerezza! "otail.co,aaronjulcalozano!"otail.co julcalozano!"otail.co,love#acuario#$!"otai ,love#acuario#$!"otail.co,elro l.co,elro antico#%oulove!"otail.co,c"ino#acuario#&'#&$!"otail.co,ar antico#%oulove!"otail.co,c"ino#acuario#&'#&$! "otail.co,arcell#$(!"otail.c cell#$(!"otail.co o

Turno Lunes de ()*& a +')&&  Curso-/sica- 0niversidad Cesar Vallejo Vallejo

1n el presente presente in2ore se da a conocer conocer la pr3ctica pr3ctica de la4oratorio la4oratorio correspondie correspondiente nte al en2riaiento de un cuerpo, en nuestro caso un teróetro digital 5ue coo prier pasó too la teperatura a4iente, seguidaente se calentó agua en un recipiente "asta el punto de e4ullición la cual nuevaente con uso del teróetro too distintas la teperaturas en 2unción del tiepo, luego analizando con el uso de la e6presión de la le% de en2riaiento de 7e8ton o4servaos 5ue la teperatura en 2unción del tiepo decae e6ponencialente 9e realizó las ediciones en ta4las de datos don se o4serva 5ue se toaron los valores de tiepo, teperatura.

INTRODUCCIÓN 1l no4re de :saac 7e8ton +<=+-+('(> es apliaente reconocido por sus nuerosas contri4uciones a la ciencia. ?ro4a4leente se interesó por la teperatura, el calor % el punto de 2usión de los etales otivado por su responsa4ilidad de supervisar la l a calidad de la acu@ación ientras 2ue 2uncionario de la casa de la oneda de :nglaterra. 7e8ton o4servó 5ue al calentar al rojo un 4lo5ue de "ierro % tras retirarlo del 2uego, el 4lo5ue se en2ria4a 3s r3pidaente cuando esta4a u% caliente, % 3s lentaente cuando su teperatura se acerca4a a la teperatura del aire. 9us o4servaciones dieron lugar a lo 5ue "o% conoceos con el no4re de le% de en2riaiento de 7e8ton. La le% de en2riaiento de 7e8ton se escri4e coo)

dT = -k (T – To) +> dt Bonde Bonde la derivada derivada de la teperatura teperatura respecto respecto al tiepo dT/dt representa la rapidez del en2riaiento, T es la teperatura teperatura instant3nea del cuerpo, k una una constante 5ue de2ine el rito rito de en2r en2ria iaie ient nto o % To es la teperatura a4iente, 5ue es la teperatura 5ue alcanza el cuerpo luego de su2iciente tiepo. 7uestra tarea tar ea en este tra4ajo tr a4ajo es estudiar si la encionada le% se ajusta a la o4servación en el caso del en2riaiento de un teróetro de ercurio. 9i el cuerpo se en2r/a a partir de una teperatura Ti "asta To % la le% de en2riaiento de un cuerpo es v3lida, la ecuación)

T – To = (Ti – To) e-kt '> Be4er3 ser adecuada para representar la evolución de la teperatura, dado 5ue esta ecuación es solución de +>

LEY DEL EMFRIAMIENTO DE NEWTON Meza Calderón, Reiner; Julca Lozano Aaron; Torrealva Vega Junior; Valverde Acosta Jeanpierre; Tena Lopez jason; Zavala Caceres Marcell. reinerezza!"otail.co,aaronjulcalozano!"otail.co,love#acuario#$!"otail.co,elro antico#%oulove!"otail.co,c"ino#acuario#&'#&$!"otail.co,arcell#$(!"otail.co

Turno Lunes de ()*& a +')&&  Curso-/sica- 0niversidad Cesar Vallejo

OBJETIVOS Bescri4ir e6perientalente el odelo ate3tico del ca4io en la teperatura de un cuerpo 5ue se en2r/a al entrar en contacto con un edio circundante a enor teperatura. Beterinar el par3etro de en2riaiento de dic"o cuerpo.

METODO EXPERIMENTA Los cuerpos 5ue se encuentran a teperatura a%or o enor 5ue la teperatura a4iente, despus de un tiepo tienden a llegar estar en e5uili4rio trico con el edio 5ue lo rodea. La le% 5ue rige ese coportaiento se le conoce coo Le% de en2riaiento de 7e8ton % est3 dada por)

!T= C

(−k t )

e

Bonde)

!T = T - TA es la di2erencia de teperatura del cuerpo al tiepo t con respecto a la teperatura a4iente C = T" - TA es la di2erencia de teperatura del cuerpo al tiepo inicial con respecto a la teperatura a4iente # D es una constante t D es el tiepo transcurrido T= T (t) D es la teperatura del cuerpo al tiepo t T" D es la teperatura inicial del cuerpo TA D es la teperatura a4iente Luego) 1l cuerpo en estudio es un teróetro de ercurio digital 5ue ide entre -E&FC % E&&FC ?ara el e6periento 7F "$) Calentaos agua "asta la apro6iación del punto de e4ullición % la colocaos en vasos de tecno por de 'E&l. Coo inicio, TA='<.$FC % luego suergios el teróetro en el agua % esperaos a 5ue la lectura sea la 36ia posi4le; en nuestro caso) T"DG+.EHC. 9eguidaente dejaos el teróetro en el 2luido coenzando la lectura en nuestra ta4la de registro de su teperatura en 2unción del tiepo, le/os el teróetro en intervalos iguales de en 'E segundos; "asta 5ue alcanzó la teperatura de (E.*FC en un dato nF'*. ?ara el e6periento 7F "%) Calentaos agua "asta la apro6iación del punto de e4ullición % la colocaos en vasos de tecno por de 'E&l. Coo inicio, TA='$.GFC % luego suergios el teróetro en el agua % esperaos a 5ue la lectura sea la 36ia posi4le; en nuestro caso) T"D$=.'HC. 9eguidaente dejaos el teróetro en el 2luido coenzando la lectura en nuestra ta4la de registro de su teperatura en 2unción



del tiepo, le/os el teróetro en intervalos distintos segundos; "asta 5ue alcanzó la teperatura de
MATERIAES Vasos de tecno por de 'E&l Cuc"ara Calentador trico



Teróetro digital -E&FC-E&&FC> Cu4os de "ielo Agua

PROCEDIMIENTO Para las tablas de valores n°1,2 y 4: 1. Vierta 200ml de aga en el vaso de !re"i!itados y "ali#ntela "on el "alentador t#rmi"o $asta %e al"an"e a!ro&imadamente "er"a al !nto de eblli"i'n. 2. Verte el l(%ido en vaso de te"no !or en n lgar donde las "ondi"iones sean ni)ormes* es de"ir, %e no $aya "ambios brs"os de tem!eratra o demasiado viento. 3. +ida la tem!eratra del medio ambiente -. 4. nsegida, mida la tem!eratra ini"ial del aga 0 y simlt/neamente !onga a )n"ionar el "ron'metro. sa ser/ la tem!eratra ini"ial del aga !ara el tiem!o t  0. 5. ee "orrer el "ron'metro y mida el tiem!o t %e tarda la sstan"ia en baar. - "ada tiem!o t anote la tem!eratra "orres!ondiente  t. m!ortante: o detenga en ning7n momento el "ron'metro. Para las tablas de valores n°3,5 y 6: 1. Verte 200ml de aga en el vaso de !re"i!itados y en)r(ela "on los "bos de $ielo $asta %e al"an"e a!ro&imadamente "er"a al !nto de "ongela"i'n.



2. Colo%e el l(%ido en vaso de te"no !or en n lgar donde las "ondi"iones sean ni)ormes* es de"ir, %e no $aya "ambios brs"os de tem!eratra o demasiado viento. 3. +ida la tem!eratra del medio ambiente -. 4. nsegida, mida la tem!eratra ini"ial del aga 0 y simlt/neamente !onga a )n"ionar el "ron'metro. sa ser/ la tem!eratra ini"ial del aga !ara el tiem!o t  0. 5. ee "orrer el "ron'metro y mida el tiem!o t %e tarda la sstan"ia en sbir. - "ada tiem!o t anote la tem!eratra "orres!ondiente  t. m!ortante: o detenga en ning7n momento el "ron'metro.

RESUTADOS * DISCUSIÓN

TABA N+ "$ Con aga "aliente a 82.2°C TA26.9°C

N+ DE DATOS

t (,)

&+ &' &* &= &E &< &( &G &$ +& ++ +' +* += +E +< +( +G +$ '& '+ '' '*

0 25 50 5 100 125 150 15 200 225 250 25 300 325 350 35 400 425 450 45 500 525 550

Δ T(

C+)

G'.' G+.G G+.' G&.$ G&.( G&.= G&.' G&.& ($.< ($.* ($.& (G.( (G.* (G.& ((.,( ((.* ((.& (<.( (<.= (<.+ (E.G (E.E (E.*



9e toaron tiepos iguales en intervalos de 'Es G'.' G+.G G+.' G&.$ G&.( G&.= G&.' G&.& ($.< ($.* ($.& (G.( (G.* (G.& ((.( ((.* ((.& (<.( (<.= (<.+ (E.G (E.E (E.*



TA29.8°C

TABA N+ "% Con aga "aliente

N+ DE DATOS

t (,)

&+ &' &* &= &E &< &( &G &$ +& ++ +' +* += +E +< +( +G +$ '& '+ '' '* '' '*

& *& =E E& E* EG <= <$ (E G& G* G( $* $G +&' +&$ ++' ++< +'& +'E +'$ +** +*( +=& +=*

Δ T(

C+)

$E.+ $=.G $=.= $*.E $'.= $+.E $&.< G$.E GG.< G(.* G<.& G=.( G*.= G'.* G+.+ ($.G (G.= ((.& (E.( (=.< (*.= ('.' (&.$ <$.<
a 95.1°C



9e toaron tiepos di2erentes



TA30.6°C

TABA N+ "& Con aga $elada

N+ DE DATOS

T:1M? I s>

T1M?1RAT0R A  CF>

&+ &' &* &= &E &< &( &G &$ +& ++ +' +* += +E +< +( +G +$ '& '+ '& '+ '' '*

& 'G E< G= ++' +=& +
=.( =.$ E.& E.+ E.' E.= E.E E.< E.( E.$ <.= <.< <.$ (.& (.+ (.' (.E (.( (.$ G.+ G.* G.E G.G G.$ $+

a 4.°C



9e toaron tiepos iguales en intervalos de 'Gs



N+ DE T:1M?I T1M?1RAT0RA s>  CF> DATOS

TABA N+ "' m 26.6°C Con aga )r(a a

&+ &' &* &= &E &< &( &G &$ +& ++ +' +* += +E +< +( +G +$ '& '+ '' '* '' '*

& ** *= *< *G =& =+ =* =< =G =$ E+ E* EE EG <& <*
G.= G.< G.$ $.& $.+ $.* $.= $.E $.< $.( $.G +&.* +&.E +&.< +&.G +&.$ ++.' ++.= ++.E ++.G ++.$ +'.' +'.E +'.< +' G

8.4°C



9e toaron tiepos di2erentes



TABA N+ " Con aga

"aliente a 91.1°C

TA29.2°C

N+ DE DATOS

T:1M?I s>

T1M?1RAT0RA  CF>

&+ &' &* &= &E &< &( &G &$ +& ++ +' +* += +E

& * E G +& +' +E +( '* *' =' +.+' +.+( +.'' + '(

$+.+ G(.+ G*.+ ($.+ (E.+ (+.+ <(.+ <*.+ E$.+ EE.+ E+.+ =(.+ =*.+ *$.+ *E +



9e toó el tiepo con2ore disinu%e la teperatura del teróetro cada =FC

TABLA N° 06 Con aga )r(a a 6.6°C -26.5°C

N+ DE DATOS

T:1M? I s>

T1M?1RAT0R A  CF>

&+ &' &* &= &E &<

& ( ++ +E '+ *<

<.< +&.< +=.< +G.< ''.< '<.<



9e toó el tiepo con2ore auenta la teperatura del teróetro cada =FC



n los gr/"os la di)eren"ia de tem!eratra en )n"i'n del tiem!o nos !ermiti' en"ontrar la e"a"i'n de la e&!onen"ial %e %er(amos veri"ar. ;bteniendo as( el valor de C y !or 7ltimo el valor de <, "on el %e obtenemos n =tiem!o "ara"ter(sti"o> ? !ara el en)riamiento del term'metro, l !ar/metro ? nos da idea de la ra!ide@ del en)riamiento.

CUESTIONARIO 1-¿Qué in!"#"!$%i&n '()i%$ i!n! !* +$*," ! / nter!reta la "ond"tividad t#rmi"a del material •

2-Qué i#, ! ,!*$i!n, $ ui*i$, #$"$ )u) $,)  ¿," ué/ •

+atlab !ara las gr/"as, en ella se a!re"ia "'mo es la evol"i'n de la tem!eratra en )n"i'n al tiem!o y +a!le !ara inter!retar las e"a"iones de la ley del en)riamiento de neAton y !ro"eder "on el "/l"lo matem/ti"o.



3-$**! *$ i'!"!n%i$ !n"! !* +$*," ,$,  %$*%u*$, !n *, u! $ !#!"$u"$ $i!n!  !* 7ui, )! "!8!"! nu!)", !9#!"i!n,. E9#*iu! Para el !rimer "aso: Bbo na dismin"i'n "ontina !or %e se tomaron tiem!os igales en intervalos de 25s •

Para el segndo "aso: Bbo na dismin"i'n dis"ontina !or %e se tomaron tiem!os di)erentes •

Para el ter"er "aso: Bbo n amento "ontino !or %e se tomaron tiem!os igales en intervalos de 28s •

Para el "arto "aso: Bbo n amento dis"ontino !or %e se tomaron se tomaron tiem!os di)erentes •

Para el %into "aso: Bbo na dismin"i'n dis"ontina !or se tom' el tiem!o "on)orme disminye la tem!eratra del term'metro "ada 4°C •

Para el se&to "aso: Bbo n amento dis"ontino !or %e se tom' el tiem!o "on)orme amenta la tem!eratra del term'metro "ada 4°C •

4-¿," ué !) n!%!)$"i, u! nu!)", *$,"$,"i,  7ui, !)! !n !ui*i"i, é"i%,/ Para !oder "al"lar la tem!eratra ambiente e&a"ta y lego someterlo al estdio de la ley del en)riamiento de neAton.

5-¿:&, 'un%i,n$ !* !"&!", ! !"%u"i,  !",%u#*$ i;i$*/ •

l !"&!", ! !"%u"i, toma la tem!eratra real del aire sin %e la medi"i'n de #sta se vea a)e"tada !or "al%ier obeto del entorno %e irradie "alor $a"ia el ambiente y !or otro lado el !",%u#*$ i;i$* son de sensor de tem!eratra m/s



"om7n tili@ado indstrialmente siendo $a"e es!e"ial !or %e se tili@a !ara medir las tem!eratras e&tremas o de gran al"an"e.

CONCUSIONES e "on"lye %e el modelo asta a los resltados e&!erimentales. Babiendo validado el modelo, #ste !ede ser tili@ado !or eem!lo !ara $allar la "a!a"idad "alor("a de diversos l(%idos. s de"ir, si en el e&!erimento se tili@an dos l(%idos distintos y se "ono"e el "alor es!e"("o de no de ellos, se !ede $allar la del otro, tili@ando el modelo !ro!esto.

RERENCIAS • • • •

9. il % 1. Rodr/guez, u/a de tra4ajo, Red Creativa de Ciencia, '&&'. "ttps)KKsites.google.coKsiteKecuadijazKle%-de-en2riaiento-de-ne8ton "ttp)KK888.arian.clKdo8nloadsKnt-&&' "ttp)KK888.sc.e"u.esKs48e4K2isicaKestadisticaKotrosKen2riaiententoK."t

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