informe fen. K (6)

#ACUL #ACULAD DE IN$ENIER%A &U%'ICA " #EN/'ENOS DE RANS!ORE

"#O"(E!A!ES MECgN(CAS: La durea var6a mucho de unos aceros a otros/ &ues de&ende de su com&o om&osi sici ci%n %n y de los los trat tratam amie ient ntos os &ost &oster erio iore res. s. No ostante/ &ara los aceros de uso ordinario ésta oscila entre *?W 5B y ,, 5B. En cual0uier caso la durea del acero es mayor 0ue la de muchos otros materiales industriales tremo y 0ue recu&era su 3orma inicial cuando la sueltas. Si contin9as dolando la cha&a/ a &artir de cierto &unto ya no recu&erar1 su 3orma inicial/ lo cual te &ermite com&roar la del acero. Tamién &uedes oservar esta &ro&iedad si 2ol&eas las es0uinas de una &iea con un martillo8 com&roar1s 0ue éstas se de3orman
de

+.

mm.

Las

cha&as

se

comercialia ian

2eneralmente en el tama7o ,. > *. mm/ con es&esores usuales entre los /W mm y los , mm/ etc.

S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

3*


?.W.. COB#E: Este Este meta metall se oti otien ene e &rin &rinci ci&a &alm lmen ente te del del mine minera rall llam llamad ado o calco&irita. La concentraci%n de core en el mineral es muy a4a/ &or lo 0ue es necesario recurrir a lar2os y com&le4os &rocesos metal9r2icos &ara su se&araci%n. "odemos encontrar core de ? 3ormas: core nativo/ sul3uros y %>idos:

"#O"(E!A!ES $]S(CAS: El cor core e se dist distin in2u 2ue e 31ci 31cilm lmen ente te &or &or su colo colorr anar anaran an4a 4ado do rillante/ aun0ue se oscurece si est1 e>&uesto a la humedad del aire ire de deido ido a 0ue se o>id o>ida a su& su&er3ic r3icia ialm lmen ente te.. Su &eso es&ec63ico// Q2Fdm? / es li2eramente su&erior al del acero. Entr Entre e sus sus &rinc &rinci& i&al ales es cara caract cter er6s 6stitica cass est1 est1 la de &ose &oseer er un elevado coe3iciente de conductividad térmica 0ue lo hace id%neo S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

3-


&ara la 3aricaci%n de eva&oradores y condensadores &ara e0ui&os de re3ri2eraci%n. Otra caracter6stica im&ortante del core es su alta conductividad eléctrica/ ra%n &or la cual se utilia &ara 3ar 3aric icar ar hilos ilos de co core &ara ara cale aless eléc eléctr tric icos os.. Su tem&eratura de 3usi%n es sensilemente m1s a4a 0ue la del acero/ *.W C.

"#O"(E!A!ES -U]M(CAS: El core se o>ida en &resencia del aire o del a2ua/ 3orm1ndose una ca&a su&er3icia iciall 0ue evita 0ue la o>ida idaci%n si2a i2a &ro2re &ro2resan sando. do. La e>&os e>&osici% ici%n n &rolon &rolon2ad 2ada a en atm%s3 atm%s3era erass con con contenido de di%>ido de carono ori2ina en el core y en sus aleaciones una ca&a su&er3icial verdosa o aulada denominada cardenillo. !eido a su 2ran conductividad térmica y eléctrica/ su uso 0ueda casi casi e>clus e>clusiva ivamen mente te &ara &ara estos estos cometi cometidos dos ida/ 3orma una ca&a verdosa 0ue le &rote2e. La adic adici% i%n n al cor core e de otro otross meta metale less no 3err 3erros osos os me4o me4ora ra sustancialmente sus &ro&iedades mec1nicas y de resistencia a la o>ida o>idaci% ci%n/ n/ aun0ue aun0ue em&eor em&eora a li2era li2eramen mente te su condu conducti ctivid vidad ad eléctrica y calor63ica.


3,


. MA MATE TE#( #(AL ALES ES:: 

Alicate



)uantes



Mechero de Bunsen



$%s3oro



;ela



#e2la


33




"lum%n





Core





5ierro



5ierro 3undido



Acero



Madera


"inas

Aluminio

34




;idrio

W. "# "#OCE OCE!(M !(M(EN (ENTO TO E"E#(M E"E#(MENT ENTAL: AL: "ara ésta &r1ctica de laoratorio/ usamos di3erentes materiales/ los cuales de dividieron entre los dos 2ru&os 0ue traa4aron &ara la realiaci%n de la misma. Nuestro 2ru&o reali% la &r1ctica con + di3erentes materiales los cuales 3ueron: hierro/ hierro 3undido/ core/ aluminio/ acero y vidrio8 adem1s otuvimos datos del 2ru&o dos de sus materiales de traa4o/ los cuales 3ueron: madera y core.

Comenamos la &r1ctica de laoratorio/ alistando los los mater ateria iale less a usa usar &ara ara su demo emostra stracci%n i%n e>&erimental de conducci%n de calor.


35


As6 comenamos la &r1ctica con los materiales de nuestro 2ru&o:

Criterio# "ara nuestro 2ru&o <&rimero=/ el criterio usado &ara otener los datos 3ue el de derretimiento de la marca de &ara3ina <&rimera 2ota=.

(rimer material %HIERRO'# Con los materiales sore la mesa co2emos uno a uno &ara marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde se &ueda. Comenamos con el &rimer material/ en este caso hierro <*=.

Ahora con un 3%s3oro encendemos la vela/ mientras se va consumiendo/ de4amos caer unas 2otas de &ara3ina alrededor de las marcas hechas con el &lum%n. 5acemos esto &ara cada &unto marcado 0ue variar1 de entre , a  &untos de&endiendo de la lon2itud del material.


3+


"ara el caso del hierro/ realiamos cuatro &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno.

Ahora/ con la ayuda de la misma vela/ &asamos a encender

nuestro

mechero

de

Bunsen/

ariendo el 2ri3o y re2ulando su &resi%n.

!es&ués/ acercamos la varilla de hierro a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia8 anotamos los datos otenidos. A los W cm la &ara3ina se derriti% tran transc scur urri rido doss W/+ W/+, , se2u se2und ndos os// a los los * cm la &ara &ara3i3ina na se derr derrititi% i% transcurridos ? minutos con Y se2undos y W* ms/ a los *W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos *Y minutos con W se2undos y ?, ms/ &ara los , cm se decidi% no continuar &or0ue &ara la mayor6a de materiales solo ha6an como m1>imo ? marcas. Anotamos los datos y se2uimos con el si2uiente material.

Se$ndo material %CO)RE'#


36


Se2u Se2uid idam amen ente te//

&asa &asamo moss

a

nues nuestr tro o

se2u se2und ndo o

material 0ue es core/ &rocedemos a marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde sea &osile.

Ahora con la vela ya encendida/ mientras se va consumiendo/ de4amos caer unas 2otas de &ara3ina alrededor de las marcas hechas con el &lum%n. 5acemos esto &ara cada &unto marcado 0ue variar1 de entre , a  &untos de&endiendo de la lon2itud del material.

"ara el caso del core/ realiamos tres &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno de estos.

Nuest uestro ro mech echero ero de Bun Bunsen ya se encu ncuentr entra a encen cendido ido

de deido ido

a

la

e>&eri &erim menta entaci ci% %n

realiada con el &rimer material.


37


!es&ués/ acercamos la varilla de core a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia8 anotamos los datos otenidos. A los W cm la &ara3ina se derriti% tran transc scur urri rido doss ??/Y ??/Y+ + se2u se2und ndos os// a los los * cm la &ara &ara3i3ina na se derr derrititi% i% transcurridos , minutos con ? se2undos y * ms/ a los *W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos * minutos con W se2undos y Y* ms. Anotamos los datos y se2uimos con el si2uiente material.

Ter!er material %ALUMINIO'#

A continuaci%n/ &asamos a nuestro tercer material 0ue es aluminio/ &rocedemos a marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde sea &osile.


3.


Ahora con la vela ya encendida/ mientras se va consumiendo/ de4amos caer unas 2otas de &ara3ina alre alrede dedo dorr de las las marc marcas as hech hechas as con el &lum &lum%n %n.. 5acemos esto &ara cada &unto marcado 0ue variar1 de entre , a  &untos de&endiendo de la lon2itud del material.

"ara el caso del aluminio/ realiamos tres &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno de estos.

Nuest uestro ro mec mechero hero de Buns unsen ya se enc encuen uentra tra encen cendido ido

deido ido

a

la

e>&er >&erim ime entac ntaci% i%n n



4*


!es&ués/ acercamos la varilla de aluminio a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia8 anotamos los datos otenidos. A los W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos * minuto Y se2undos y  ms/ a los * cm la &ara3ina se derriti% transcurridos , minutos con * se2undos y ,, ms/ a los *W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos ? minutos con * se2undos y W, ms. Anotamos los datos y se2uimos con el si2uiente si2uiente material.

Carto material %ACERO'#

A continuaci%n/ &asamos a nuestro cuarto material 0ue es acero/ &rocedemos a marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde sea &osile.


4-


Ahora con la vela ya encendida/ mientras se va consumiendo/ de4amos caer unas 2otas de &ara3ina alre alrede dedo dorr de las las marc marcas as hech hechas as con el &lum &lum%n %n.. 5acemos esto &ara cada &unto marcado 0ue variar1 de entre , a  &untos de&endiendo de la lon2itud del material.

"ara el caso del acero/ realiamos cuatro &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno de estos.

Nuest uestro ro mec mechero hero de Buns unsen ya se enc encuen uentra tra encen cendido ido

deido ido

a

la

e>&er >&erim ime entac ntaci% i%n n



4,


!es&ués/ acercamos la varilla de acera a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia8 anotamos los datos otenidos. A los W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos * minuto W se2undos y W ms/ a los * cm la &ara3ina se derriti% transcurridos  minutos con ,* se2undos y  ms/ a los *W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos ** ** minutos con Y se2undos y  ms/ a los , cm la &ara3ina se derriti% transcurridos *Y minutos con W se2undos y W ms. Anotamos Anotamos los datos y se2uimos con el si2uiente material.

*into material %VIDRIO'#

A continuaci%n/ &asamos a nuestro cuarto material 0ue es vidrio/ &rocedemos a marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde sea &osile.


43


Ahora con la vela ya encendida/ mientras se va consumiendo/ de4amos caer unas 2otas de &ara3ina alre alrede dedo dorr de las las marc marcas as hech hechas as con con el &lum &lum%n %n.. 5acemos esto &ara cada &unto marcado 0ue variar1 de entre , a  &untos

Ahora con la vela ya encendida/ mientras se va consumiendo/ de4amos caer unas 2otas de &ara3ina alrededor de las marcas hechas con el &lum%n. 5ace 5acemo moss esto esto &ara &ara cada cada &unt &unto o marc marcad ado o 0ue 0ue variar1 de entre , a  &untos de&endiendo de la lon2itud del material/ de&endiendo de la lon2itud del material.

"ara el caso del vidrio/ realiamos solo dos &untos deido a la lon2itud del material/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno de estos.

Nuestro ya


mechero de Bunsen se

encuentra encendido

deido a la

e>&erimentaci%n

realiada

con el &rimer material.

44


!es&ués/ acercamos la varilla de vidrio a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia. Con los minutos transcurridos/ oservamos 0ue la &ara3ina no se derret6a lo 0ue indicaa 0ue el vidrio no es un conductor %&timo.

Se+to material %HIERRO ,UNDIDO'#

Co2emos nuestro se>to material &ara marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde se &ueda. Se2uimos con el se>to material/ en este caso hierro 3undido <,=.


45


Ahora con un 3%s3oro encendemos encendemos la vela/ mientras se va con consum sumiend iendo/ o/ de4a de4amo moss caer unas nas 2otas otas de &ara &ara3in 3ina a alre alrede dedo dorr de las las marc marcas as hech hechas as con con el &lum%n. 5acemos esto &ara cada &unto marcado 0ue variar1 de entre , a  &untos de&endiendo de la lon2itud del material.

"ara el caso del hierro 3undido/ realiamos dos &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno.

Ahora/ con la ayuda de la misma vela/ &asamos a encender

nuestro

mechero

de

Bunsen/

ariendo el 2ri3o y re2ulando su &resi%n.


4+


!es&ués/ acercamos la varilla de hierro 3undido a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia8 anotamos los datos otenidos. A los W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos ,/ se2undos/ a los * cm la &ara3ina se derriti% transcurridos ? minutos con * se2undos y  ms. Anotamos los datos y se2uimos con el si2uiente material.

Ahora/ tomaremos en cuenta los materiales y datos hallados &ara la &r1ctica con los materiales del se2undo 2ru&o:

Criterio# "ara éste 2ru&o
(rimer material %CO)RE'#

Se2uidamente/ el &rimer material 0ue se us% 3ue core <,= tamién/ marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde sea &osile.


46


Ahora con la vela ya encendida/ mientras se va consumiendo/ de4amos caer unas 2otas de &ara3ina alre alrede dedo dorr de las las marc marcas as hech hechas as con con el &lum &lum%n %n.. 5acemos esto &ara cada &unto marcado 0ue variar1 de entre , a  &untos de&endiendo de la lon2itud del material.

"ara el caso del core <,=/ realiamos s%lo dos &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina en cada uno de estos.

Nuest uestro ro mech echero ero de Bun Bunsen ya se encu ncuentr entra a encendido ido

deido ido

a

la

e>&erimentaci%n



47


!es&ués/ acercamos la varilla de core a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia8 anotamos los datos otenidos. A los W cm la &ara3ina se derriti% tran transc scur urri rido doss */ */? ? se2u se2und ndos os// a los los * cm la &ara &ara3i3ina na se derr derrititi% i% transcurridos * minutos con , se2undos y Y+ ms. Anotamos los datos y se2uimos con el si2uiente material.

Se$ndo material %HIERRO'#

Se2uidamente/ el &rimer material 0ue se us% 3ue hierro


4.


"ara el caso del hierro <,=/ realiamos cuatro &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno de estos.


de deido ido

a

la



!es&ués/ acercamos la varilla de hierro <,= a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia8 anotamos los datos otenidos. A los W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos * minuto con ,W se2undos y +W ms/ a los * cm la &ara3ina se S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

5*


derriti% transcurridos  minutos con * se2undos y W ms/ a los *W cm la &ara3ina se derriti% transcurridos  minutos con ?+ se2undos y ?+ ms/ &ara los , cm se decidi% no continuar &or0ue &ara la mayor6a de materiales solo ha6an como m1>imo ? marcas. Anotamos los datos y se2uimos con el si2uiente material.

Ter!er material %MADERA'#

$inalmente/ el tercer y 9ltimo material 0ue se us% 3ue madera/ marcar cada W cm con la ayuda de una re2la y &lum%n hasta donde sea &osile.


"ara "ara el caso caso de la made madera ra// real reali iam amos os cuat cuatro ro &untos/ cada uno se&arado &or W cm/ as6 con la ayuda de la vela/ de4amos caer 2otas de &ara3ina alrededor de cada uno de estos.


5-



de deido ido

a

la



!es&ués/ acercamos la varilla de la madera a la ona o>idante de la llama del mechero de Bunsen y es&eramos a 0ue la &ara3ina se derrita una ve el calor &or la conducci%n térmica del material haya lle2ado hasta la &rimera distancia. Oservamos 0ue aun0ue el tiem&o transcurriese/ las marcas de &ara3ina no se derret6an/ ya 0ue la madera no es un uen conductor térmico/ sin emar2o la madera se 0uemaa &or ser una varilla del2ada y 2eneraa cenias 0ue recorr6an hasta cierta distancia &ara lue2o a&a2arse. +. CgL CgLCUL CULOS OS  #ESU #ESUL LTA!O A!OS: S: +.*.#esumen de datos otenidos durante la e>&erimentaci%n
Material 5ierro <*=

*

N9mero de marcas traa 4adas , <* cm= ? <*W cm=  <, cm= )#U"O * 



5,


Core Aluminio Acero ;idrio 5ierro 3undido <,=

    

















 

)#U"O , Core <,= 5ierro
  

 









+.,. Tiem&o de 3undici%n 3undici%n de la &ara3ina &ara cada marca: Tiem&o de 3undici%n de la &ara3ina res&ecto al n9mero de Material * 5ierro <*=

W s +, ms

Core

?? s Y+ ms

Aluminio Acero ;id idri rio o 5ierro 3undido <,= Core <,= 5ierro
marcas traa4adas , ? ? min Y s *Y min W s W* ms , min ? s

?, ms * min W s

* min Y s

* ms , min * s

Y* ms ? min * s

 ms * min W s

,, ms  min ,* s

W, ms ** min Y s



*Y min W s

W ms  ms  ms W ms No es es un un co cond nduc ucto torr té térm rmic ico/ o/ la &a &ara ra3i 3ina na no lo lo2r 2r% % 3u 3und ndir irsse. ? min * s , s  ms  ms * min , s * s ? ms Y+ ms * min ,W s  min * s  min ?+ s +W ms


W ms

?+ ms 53


Made Ma dera ra

No es un con condu duct ctor or tér térmi mico co// la &a &ara ra3i3ina na no lo2 lo2r% r% 3un 3undi dirs rse. e.

+.?.5allando la velocidad de conducci%n térmica:



Bas1ndonos en los datos otenidos &ara la lon2itud y tiem&o de 3undici%n/ hallamos las velocidades de conducci%n a &artir el &unto medio
"ara el hierro <&rimer 2ru&o=: Usamos la 3%rmula de velocidad &ara conocer la velocidad de conducci%n del hierro <&rimer 2ru&o=:



Longitud Tiempo

Velocidad

=

Velocidad

=

10 cm 183,6 s

=

0,054

"ara el core <&rimer 2ru&o=: Usamos la 3%rmula de velocidad &ara conocer la velocidad de conducci%n del core <&rimer 2ru&o=:



Longitud Tiempo

Velocidad

=

Velocidad

=

10 cm 121,8 s

=

0,082

Aluminio: Usamos la 3%rmula de velocidad &ara conocer la velocidad de conducci%n del aluminio:


54




Longitud Tiempo

Velocidad

=

Velocidad

=

10 cm 131,4 s

=

0,076

Acero: Usamos la 3%rmula de velocidad &ara conocer la velocidad de conducci%n del hierro <&rimer 2ru&o=:

Velocidad

Longitud Tiempo

=

Velocidad =



10 cm 252,6 s

=

0,039

;idrio: No otuvimos datos &ara el vidrio deido a 0ue éste no es un conductor térmico/ &or lo tanto no es &osile hallar su velocidad de conducci%n térmica.



5ierro 3undido: Usamos la 3%rmula de velocidad &ara conocer la velocidad de conducci%n del hierro <&rimer 2ru&o=: Longitud Tiempo

Velocidad

=

Velocidad

=


10 cm 190.8 s

=

0,052

55




Core


Longitud Tiempo

Velocidad

=

Velocidad

=

10 cm 183,6 s

=

0,054

5ierro
Velocidad

Longitud Tiempo

=

Velocidad =



10 cm 248,4 s

=

0,040

Madera: No otuvimos datos &ara la madera deido a 0ue éste no es un conductor térmico/ &or lo tanto no es &osile hallar su velocidad de conducci%n térmica.

+.. )r13icos de marca


!e i2ual i2ual manera manera reali realiare aremos mos 2r13ic 2r13icos os de marca marca

5+


(rimer material %-ierro'# 0IERRO 16 14 12 10 d u t i 8 n o L

8 6 4 2 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

iempo

Interreta!ión/ Oservamos de acuerdo al 2r13ico otenido &ara el hierro 0ue a mayor lon2itud de marca/ mayor tiem&o de 3undici%n de la &ara3ina/ oteniendo una velocidad de conducci%n térmica de /W.

Se$ndo material %!o"re'#


56


CO(RE 16 14 12 10 d u t i 8 n o L

8 6 4 2 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

iempo

Interreta!ión/ Oservamos de acuerdo al 2r13ico otenido &ara el core 0ue a mayor lon2itud de marca/ mayor tiem&o de 3undici%n de la &ara3ina oteniendo una velocidad de conducci%n de /,.

Ter!er material %alminio'# ALU'INIO 16 14 12 10 d u t i 8 n o L

8 6 4 2 0 0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

0.05

0.05

0.06

0.06

iempo

Oserv rvam amos os de acue acuerd rdo o al 2r13 2r13ic ico o ote oteni nido do &ara &ara el Interreta!ión/ Ose aluminio 0ue a mayor lon2itud de marca/ mayor tiem&o de 3undici%n de la &ara3ina oteniendo una velocidad de conducci%n de /Y+.

Carto material %a!ero'#


57


ACERO 16 14 12 10 d u t i 8 n o L

8 6 4 2 0 0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

iempo

Oserv rvam amos os de acue acuerd rdo o al 2r13 2r13ic ico o ote oteni nido do &ara &ara el Interreta!ión/ Ose aluminio 0ue a mayor lon2itud de marca/ mayor tiem&o de 3undici%n de la &ara3ina oteniendo una velocidad de conducci%n de /?.

*into material %0idrio'# No otuvimos datos &ara el vidrio deido a 0ue éste no es un conductor térmico/ &or lo tanto no es &osile realiar un 2r13ico res&ecto a las marcas
Se+to material %-ierro fndido'#


5.


0IERRO 0IERR O #UNDIDO 12

10

8 d u t i 8 n o L

6

4

2

0 0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

0.05

0.05

0.06

iempo

Interreta!ión/ Ose Oserv rvam amos os de acue acuerd rdo o al 2r13 2r13ic ico o ote oteni nido do &ara &ara el aluminio 0ue a mayor lon2itud de marca/ mayor tiem&o de 3undici%n de la !e i2ual manerauna continuamos los materiales traa4ados &or el &ara3ina oteniendo velocidad con de conducci%n de /W,. 



Se2undo 2ru&o:

(rimer material %!o"re'#


+*


CO(RE 12

10

8 d u t i 8 n o L

6

4

2

0 0.01

0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

iempo

Oserv rvam amos os de acue acuerd rdo o al 2r13 2r13ic ico o ote oteni nido do &ara &ara el Interreta!ión/ Ose aluminio 0ue a mayor lon2itud de marca/ mayor tiem&o de 3undici%n de la &ara3ina oteniendo una velocidad de conducci%n de /W.

Se$ndo material %-ierro'# 0IERRO 16 14 12 10 d u t i 8 n o L

8 6 4 2 0 0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

0.05

0.05

0.06

0.06

iempo

Oserv rvam amos os de acue acuerd rdo o al 2r13 2r13ic ico o ote oteni nido do &ara &ara el Interreta!ión/ Ose aluminio 0ue a mayor lon2itud de marca/ mayor tiem&o de 3undici%n de la &ara3ina oteniendo una velocidad de conducci%n de /. Ter!er material %madera'#


+-


No otuvimos datos &ara el vidrio deido a 0ue éste no es un cond conduc ucto torr térm térmic ico/ o/ &or &or lo tant tanto o no es &osi &osil le e real reali iar ar un 2r13 2r13ic ico o res&ecto a las marcas &erimentales de la tala +., de tiem&o de



3undici%n de la &ara3ina &ara cada marca y datos te%ricos otenidos &or talas a continuaci%n/ oservamos la conductividad térmica de cada material y cual elemento es un conductor %&timo y cual no.

Cond!ti0idades t1rmi!as de di0ersos materiales en 2 3%4 3%45m' Material

6

Material

6

Material

6

Acero

YJW

Corcho

/?J/

Mercurio

?/Y

A2ua

/W

Esta7o

+/

Mica

/?W

Aire

/,

$ira de vidrio

/?J/Y

N60uel

W,/?

Alcohol

/*+

)licerina

/,

Oro

?/,

Al&aca

,/*

5ierro

/,

"ara3ina

/,*

Aluminio

,?Y

Ladrillo

/

"lata

+/*J*/Y

Amianto

/

Ladrillo re3ractario

/YJ*/W

"lomo

?W/

Bronce

**+J*+

Lat%n

*J**+

;idrio

/+J*/

inc

*+J*

Litio

?*/,

Core

?Y,/*J?W/,

Madera

/*?

Tierra h9meda

/

!iamante

,?


+,




A&reciamos 0ue el material con mayor conductividad conductividad térmica es el cor core/ e/ sien siendo do ésta ésta de ?Y,/ ?Y,/* * a ?W/ ?W/,8 ,8 e>&e e>&eri rime ment ntal alme ment nte e oservamos 0ue &ara el &rimer 2ru&o/ 3ue éste el material 0ue tomo menos tiem&o en 3undirse la &ara3ina al inicio &ero 0ue &ara lle2ar a la tercera marca le tom% m1s tiem&o/ en cuanto al se2undo 2ru&o no &odemos deducir lo mismo ya 0ue solo se tomaron en cuenta dos marcas/ amas lle2ando a 3undirse muy r1&idamente.


+3




El si2uiente material con una alta conductividad térmica es el aluminio/

con

una

conductividad

térmica

de

,?Y/

e>&erimentalmente com&roamos la uena conductividad térmica de éste material/ &or0ue los tiem&os de 3undici%n 3ueron los m1s a4os &ara sus tres marcas. 

Se2u Se2uid idam amen ente te el hier hierro ro con con una una cond conduc uctitivi vida dad d térm térmic ica a alta alta// e>&erimentalmente oservamos 0ue &ara el &rimer 2ru&o éste &ose &ose6a 6a una una %&ti %&tima ma cond conduc uctitivi vida dad d térm térmic ica a &ara &ara la &rim &rimer era a y se2unda marca &ero 0ue &ara la tercera marca tom% mucho tiem&o8 &ara el se2undo 2ru&o/ éste material &ose6a una %&tima conductividad térmica &ara la &rimera y se2unda marca &ero 0ue &ara la tercera marca tom% mucho tiem&o.



Lue2o tenemos el hierro 3undido con una conductividad térmica de relativame relativamente nte alta/ e>&erimen e>&erimentalme talmente nte oservamo oservamoss 0ue &ose6a &ose6a una %&tima conductividad térmica &ara sus dos marcas.



!es&ués tenemos el acero con una conductividad térmica de Y a W8 e>&erimentalmente oservamos 0ue &ara el &rimer 2ru&o/ 3ue éste el material 0ue tomo menos tiem&o en 3undirse la &ara3ina al inicio &ero 0ue &ara lle2ar a la tercera marca le tom% m1s tiem&o/ en cuanto al se2undo 2ru&o no &odemos deducir lo mismo ya 0ue solo se tomaron en cuenta dos marcas/ amas lle2ando a 3undirse muy r1&idamente.



Lue2o tenemos el vidrio cuya conductividad térmica es de /+ a */ te%ricament te%ricamente/ e/ sin emar2o emar2o e>&erimenta e>&erimentalment lmente e oservamo oservamoss 0ue éste no conduc6a el calor/ &or lo 0ue no tomamos el tiem&o de conductividad &or tal ra%n.


+4




$inalmente tenemos la madera cuya conductividad térmica es de

/*? /*?

te% te%rica ricame ment nte e/

sin

em emar2o ar2o

e>&e e>&errimen imenta talm lme ente nte

oservamos 0ue éste no conduc6a el calor/ &or lo 0ue no tomamos el tiem&o de conductividad &or tal ra%n. $uadro resumen del comportamiento de los materiales%

Conductividad Material

térmica te%rica <F

E>&erimentalmente

"ara las dos &rim ime eras marca mar cass su con conduc ductiv tivida idad d

5ierro <*=

térmica 3ue %&tima/ &ara el terc te rce er &un unto to to tom mo m1 m1ss

Core Aluminio

?Y,/* a ?W/, *+ a ,?Y Y a W

  

tiem&o &ara su 3undici%n. Buen conductor térmico. Buen conductor térmico. "ara las dos &rim ime eras marca mar cass su con conduc ductiv tivida idad d térmica 3ue %&tima/ &ara el

Acero

tercer y cuarto &unto tomo m1s

;idrio 5ierro 3undido <,= Core <,=

/+ a */ ?Y,/* a ?W/,

   

tiem&o

&ara

su

3undici%n. No es un conductor. Buen conductor térmico. Buen conductor térmico. "ara las dos &rim ime eras marca mar cass su con conduc ductiv tivida idad d

5ierro
térmica 3ue %&tima/ &ara el terc te rce er &un unto to to tom mo m1 m1ss

Madera

/*?



tiem&o &ara su 3undici%n. No es un conductor.

!e ésta manera &odemos a3irmar 0ue los datos te%ricos tienen una relaci%n coherente con la conductividad térmica oservada &ara cada material en la &r1ctica de laoratorio y su orden de conductividad res&ecto al mayor conductor y el menor conductor. S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

+5


. CO CONC NCLU LUS( S(ON ONES ES:: 

Culminamos la &r1ctica de laoratorio &udiendo oservar y veri3icar con la ayuda de los datos te%ricos/ la conductividad térmica de cada material/ as6 con3irmamos 0ue todos los materiales son conductores térmicos en mayor o menor medida e>ce&tuando el vidrio y la madera no &oseen esta &ro&iedad.



Con3irmamos los datos te%ricos estalecidos &or la literatura res&ecto a los materiales y su conductividad térmica/ deido a 0ue el orden estal estaleci ecido do en la discus discusi%n i%n res&ec res&ecto to a los mater material iales es con mayor mayor cond conduc uctiv tivid idad ad y meno menorr cond conduc uctiv tivid idad ad conc concue uerd rda a con con las las ci3r ci3ras as estalecida de conducci%n calor63ica te%ricos.



$inalmente a3irmamos 2racias a la e>&erimentaci%n y &or el orden mostrado el orden de conductividad mostrado en la discusi%n 0ue el cor core e es el mate aterial rial con con may mayor cond onducti uctivvida idad térm térmic ica a y en contra&osici%n tenemos al acero como el menor conductor calor63ico de entre todas nuestras muestras.

. CU CUES EST( T(ON ONA# A#(O (O:: .*. . *.@" @"or or lo loss di di3e 3ere rent ntes es ma mate teri riale aless titien enen en di di3e 3ere rent ntes es ve velo loci cida dade dess de conducci%n del calor

En los los s%li s%lido dos/ s/ la 9nic 9nica a 3orm 3orma a de tran trans3 s3er eren enci cia a de calo calorr es la conducci%n. Si se calienta un e>tremo de una varilla met1lica/ de 3orma 0ue aumente su tem&eratura/ el calor se transmite hasta el e>tremo m1s m1s 3r6o 3r6o &or &or cond conduc ucci ci%n %n.. No se com& com&re rend nde e en su tota totalilida dad d el mecanismo e>acto de la conducci%n de calor en los s%lidos/ &ero se S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

++


cree 0ue se dee/ en &arte/ al movimiento de los electrones lires 0ue trans&ortan ener26a cuando e>iste una di3erencia de tem&eratura. Esta teor6a e>&lica &or 0ué los uenos conductores eléctricos tamién tienden a ser uenos conductores del calor. En *,,/ el matem1tico 3rancés ose&h $ourier dio una e>&resi%n matem1tica &recisa 0ue hoy se conoce como ley de $ourier de la conducci%n del calor. Esta ley a3irma 0ue la velocidad de conducci%n de calor a través de un cuer&o &or unida unidad d de secci% secci%n n transv transvers ersal al es &ro&o &ro&orcio rcional nal al 2radie 2radiente nte de tem&eratura 0ue e>iste en el cuer&o iste una di3erencia de tem&eratura conocida. "ara averi2uarlo se re0u re0uie iere ren n técn técnic icas as mate matem1 m1tic ticas as muy muy com& com&le le4a 4as/ s/ sor sore e todo todo si el &roceso var6a con el tiem&o8 en este caso/ se hala de conducci%n térmic térmica a transi transitor toria. ia. Con la ayuda ayuda de ordena ordenado dores res
.,.@"or 0ué el hierro necesita mayor tiem&o &ara 3undir las marcas de &ara3ina

A di3erencia de otros materiales met1licos el hierro demora un &oco m1s 0ue los de m1s en conducir el calor &or su estructura interna8 3orma cristalina y &or su densidad de nueve de electrones 0ue &resenta en su su&er3icie.


+6


.?.Si se lo2ra 0ue el hierro y el core alcancen la misma tem&eratura/ @cu1l de los dos materiales &erder1 m1s r1&ido r1&ido el calor 3undamente su res&uesta. El core &erder1 m1s r1&ido el calor/ &or0ue su conectividad es mayor 0ue del hierro. As6 como el hierro demoro en calentarse demorara en en3riarse. ..@!e .. @!e 0ué de&ende la velocidad de conducci%n conducci%n !e&e !e&end nde e de su estr estruc uctu tura ra inte intern rna a o de su 1tom 1tomo/ o/ y su 3orm 3orma a de cristaliaci%n/ todos los metales tienes esa ca&acidad de conducir y var6a de acuerdo a su com&osici%n. .W.Busca los valores res&ectivos de las conductividades térmicas de todas las muestras 0ue se utiliaron &ara realiar la &r1ctica

Cond!ti0idades t1rmi!as de di0ersos materiales en 2 3%4 3%45m' Material

6

Material

6

Material

6

Acero

YJW

Corcho

/?J/

Mercurio

?/Y

A2ua

/W

Esta7o

+/

Mica

/?W

Aire

/,

$ira de vidrio

/?J/Y

N60uel

W,/?

Alcohol

/*+

)licerina

/,

Oro

?/,

Al&aca

,/*

5ierro

/,

"ara3ina

/,*

Aluminio

,?Y

Ladrillo

/

"lata

+/*J*/Y

Amianto

/

Ladrillo re3ractario

/YJ*/W

"lomo

?W/

Bronce

**+J*+

Lat%n

*J**+

;idrio

/+J*/

inc

*+J*

Litio

?*/,

Core

?Y,/*J?W/,

Madera

/*?

Tierra h9meda

/

!iamante

,?


+7


.+.Busca los valores res&ectivos de las conductividades térmicas de todo los elementos met1licos de la tala &eri%dica

.Y.

E s t a  l e c e r

di3erencias y analo26as entre los tres mecanismos de trans3erencia de calor.

Los mecani mecanismo smoss de trans3 trans3ere erenci ncia a de ener26 ener26a a son los &roces &rocesos os los cuales se intercamia ener26a en 3orma de calor entre distintos cuer&os/ o entre di3erentes &artes de un mismo cuer&o 0ue est1n a distinta tem&eratura. El calor se trans3iere mediante convecci%n/ radiaci%n o cond onducc ucci%n. i%n. Aun0 Aun0ue ue estos tos

tres tres &roc &roce esos sos

&uede ueden n

tene tenerr

lu2a lu2ar r

simult1neamente/ &uede ocurrir 0ue uno de los mecanismos &redomine sore los otros dos. "or e4em&lo/ el calor se transmite a través de la &ared de una casa 3undamentalmente &or conducci%n/ el a2ua de una S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

+.


cacerola situada sore un 0uemador de 2as se calienta en 2ran medida &or convecci%n i%n/ y la Tierra recie ie calor del Sol casi e>clusivamente &or radiaci%n. El calo calorr &ued &uede e tran trans3 s3er erir irse se de tres tres 3orm 3ormas as:: &or &or cond conduc ucci ci%n %n// &or &or convecci%n y &or radiaci%n. La conducci%n es la trans3erencia de calor a través de un o4eto s%lido: es lo 0ue hace 0ue el asa de un atiador se caliente aun0ue s%lo la &unta esté en el 3ue2o. La convecci%n trans3iere calor &or el intercamio de moléculas 3r6as y calientes: es la causa de 0ue el a2ua de una tetera se caliente uni3ormemente aun0ue s%lo su &art &arte e in3e in3eri rior or esté esté en cont contac acto to con con la llam llama. a. La radi radiac aci% i%n n es la trans3eren trans3erencia cia de calor &or radiaci%n radiaci%n electroma electroma2néti 2nética ca <2eneralme <2eneralmente nte in3rarro4a=: es el &rinci&al mecanismo &or el 0ue un 3ue2o calienta la haitaci%n. La trans3erencia de ener26a o calor entre dos cuer&os di3erentes &or conducci%n o convecci%n re0uieren el contacto directo de las moléculas de di3erentes cuer&os/ y se di3erencian en 0ue en la &rimera no e>iste movimiento macrosc%&ico de materia mientras 0ue en la se2unda s6 hay movimiento macrosc%&ico. "ara la materia ordinaria la conducci%n y la convecci%n son los mecanismos &rinci&ales en la materia 3r6a/ ya 0ue la trans3erencia de ener26a térmica &or radiaci%n s%lo re&resenta una &arte min9scula de la ener26a trans3erida. La trans3erencia de ener26a &or radiaci%n aumenta con la &otencia cuarta de la tem&eratura erre/ $rancia/ *Y+ J "ar6s/ *?= (n2eniero y matem1tico 3rancés. Era hi4o de un sastre/ y 3ue educado &or los enedictinos. Los &uestos en el cuer&o cient63ico del e4ército estaan reservados &ara 3amilias de estatus reconocido/ as6 0ue ace&t% una c1tedra militar de matem1ticas. S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

6*


Tuvo Tuv o un &a&el destacado durante la revoluci%n en su &ro&io distrito/ y 3ue recom&ensado con una candidatura &ara una c1tedra en la cole "olytechni0ue. $ourier acom&a7% a Na&ole%n en su e>&edici%n oriental de *Y/ y 3ue nomrado 2oernador del Ba4o E2i&to. Aislado de $rancia &or la 3lota rit1nica/ or2ani% los talleres con los 0ue el e4ército 3rancés de6 de 6a a co cont ntar ar &a &ara ra su suss su sumi mini nist stro ross de mu muni nici ci%n %n.. Tam ami ién én a& a&or ort% t% numerosos escritos sore matem1ticas al (nstituto E2i&cio 0ue Na&ole%n 3und% en El Cairo. Tras las victorias rit1nicas y la ca&itulaci%n de los 3ranceses al mando dell 2e de 2ene nera rall Me Meno nou u en * ** *// $o $our urie ierr vo volv lvi% i% a $r $ran anci cia/ a/ do dond nde e 3u 3ue e nom om ra rad do &r &re3 e3ec ecto to de dell de& e&a art rta amen ento to de (s (skr kre/ e/ y em em&e &e% sus e>&erimentos sore la &ro&a2aci%n del calor. Se traslad% a "ar6s en **+/ y en *,, &ulic% Teoría analítica del calor / as1ndose en &arte en la ley del en3riamiento de Neton. A &artir de esta teor6a desarroll% la denominada serie de $ourier/ de notale im&ortancia en el &osterior desarrollo del an1lisis matem1tico/ y con interesantes a&licaciones a la resoluci%n de numerosos &rolemas de 36sica imas/ se&aradas &or una distancia d>/ considerando 0ue el 3lu4o de calor es unidireccional en una direcci%n normal a las secciones consideradas/ est1 de3inida &or la ley de $ourier. Esta ley estalece una relaci%n entre la velocidad de 3lu4o de calor/ el 1rea de las dos secciones/ secciones/ A/ <0ue es la misma &ara amas &or estar in3initame in3initamente nte &r%>imas=/ y el 2radiente de tem&eratura/ dTFd>/ siendo d> una distancia


6-


medida en la direcci%n del 3lu4o del calor. !icha relaci%n se e>&resa &or la ecuaci%n:

En esta esta ecuac uaci%n i%n/ la Q es una const onstan ante te de &ro& ro&orci orcio onal nalidad idad denominada conductividad calor63ica. El si2no ne2ativo hace re3erencia al hecho de 0ue el 3lu4o del calor se &roduce en el sentido en el 0ue el 2radiente de tem&eratura es ne2ativo. La ecuaci%n anterior es de car1cter 2eneral/ siem&re 0ue las su&er3icies consideradas de 1rea A sean isotérmicas y ten2an el mismo 2radiente de tem&eratura en todos sus &untos/ y/ &or tanto/ es a&licale tanto a un ré2imen transitorio como a un ré2imen estacionario. La conduc conductiv tivida idad d calor6 calor63ic 3ica a o conduc conductiv tivida idad d térmic térmica a se &uede &uede de3ini de3inir r como el 3lu4o de calor &or unidad de tiem&o y &or unidad de su&er3icie cuando el 2radiente de tem&eratura es i2ual a la unidad/ es decir/ cuando la tem&eratura disminuye en un 2rado en la unidad de lon2itud se29n la direcci%n del 3lu4o del calor. La conductividad calor63ica de&ende de la naturalea del material y de la

tem&eratura/ si

ien/ de acuerdo con la ley de

$ourier/

es

inde&endiente del 2radiente de tem&eratura. Sus unidades en el S.(. son . En l6neas 2enerales se &uede decir 0ue las conductividades calor63icas de los s%lidos son su&eriores a las de los l60uidos/ y éstas a las de los 2ases. !entro de los s%lidos/ los metales &resentan conductividades calor63icas m1s elevadas 0ue los s%lidos no met1licos. Los materiales s%lidos &orosos &oseen una elevada &ro&orci%n de aire ocluido/ lo 0ue im&ide la transmisi%n de calor &or conducci%n/ de tal 3orma 0ue sus conductividades son similares a la del aire.


6,


La variaci%n de la conductividad con la tem&eratura es &e0ue7a/ de tal 3orma 0ue en &e0ue7os intervalos se &uede considerar constante. "ara "ara inte interv rval alos os de tem& tem&er erat atur uras as mayo mayore res/ s/ se &ued &uede e su&o su&one nerr una una variaci%n lineal/ en la 3orma: Q I a  .T/ !onde !onde a y  son constante constantess em&6ricas em&6ricas 0ue se encuentra encuentran n tauladas tauladas.. Con esta su&osici%n se &uede tomar como valor medio de Q el valor corres&ondiente a la tem&eratura media del intervalo considerado.

istencia de una resistencia 0ue se o&one a él. As6:

..@-ué .. @-ué caracter6sticas tiene el alamre de micr%n. "or 0ué no 0uema la mano ma no &a &asa sado do me medi dia a ho hora ra 0u 0ue e es est1 t1 en co cont ntac acto to co con n la 3u 3uen ente te de ener26a !escri&ci%n Este hilo est1 3aricado con una aleaci%n de N60uel y Cromo [F,[. !ada su alta resistencia eléctrica/ su marcada tendencia a calentarse &or el &aso de la electricidad y su e>celente resistencia a la o>id o>idac aci% i%n n y corr corros osi% i%n/ n/ se usa usa &ara &ara la 3ar 3aric icac aci% i%n n de resi resist sten enci cias as eléctricas &ara calentamiento. S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

63



64


Cara!ter7sti!as

.*. -ue mecanismos de trans3erencias de calor se tiene en el secador de ande4as/ en el secador de lecho 3luidiado/ en el destilador/ en el S0ED1 'IRE10A (USIN2A OC0OA

65


aso a solv lved edor or// en el in inte terc rcam ami iad ador or de ca calo lorr 0u 0ue e se tie tiene ne en el laoratorio de o&eraciones.

Se!ador de "ande8as 9

Convecci%n

9

Conducci%n

9

#adiaci%n

Se!ador de le!-o flidi:ado 9

Convecci%n

9

#adicaci%n

Destilador 9

Convecci%n

9

Conducci%n

A"sol0edor 9

Conducci%n

9

Convecci%n

9

#adiaci%n

Inter!am"iador de !alor 9

Convecci%n

9

Conducci%n.

*. #E$E#ENC (AS B(BL(O)#g$(CAS: 

(ncr (ncro& o&er era a $ran $ranQQ ".  !ei !eitt tt !avi !avid/ d/ <* <*= =// $un $unda dame ment ntos os de trans3erencia de calorp. Editorial "rentice 5all. 5is&anoamericana S.A. Mé>ico.


6+




qen2el/ Boles <,*,=. Termodin1mica/ Sé&tima edici%n/ Ed Mc



)ra 5ill. Mor1n/ M.. Sha&iro/ 5.N. <*=. $undamentos de Termodin1mica



Técnica. Ed. #everte. KE#N/ KE#N/ !ONAL !ONAL! ! <*. <*.== "roce "rocesos sos de Trans3e rans3eren rencia cia de Calor Calor.p .p



Com&a76a Editorial Continental S.A. de C.;.: C.;.: Mé>ico. $. ". (ncro&era y !. ". !e itt <,=. $undamentos de Trans3erencia



de Calor/  Ed/ "earson Educaci%n/ Mé>ico. 5OLMAN/ .". <*=. Trans3erencia de Calor.p Mc)ra  5ill. va.



ed. Es&a7a. CATE#(NA/ M.8 S5UMAC5E#/ M.8 TOM(NA)A/ M.8 #OSEN/ T.8 LE;(NE/ .8 UL(US/ !. <*Y=. The ca&saicin rece&tor: a heatJ activated ion channel in the &ain &athayp !e&artments o3 cellular and molecular &harmacolo2y/ &harmacolo2y/ anesthesia and medicine/University o3



Cali3ornia/ San $rancisco/USA. (NC#O"E#A/ A.8 !E(TT/ !. <*+=. $undamentos de trans3erencia de calor y masa. Ed iley. iley. a ed. Estados Unidos.


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**. ANEOS:


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6.


&atos tomados del 'eactor andboo!" vol " *tomic +nergy $omission" *+$&,-.-" /0 1overnment 1overnment 2rinting 3ffice" 4as5ington" 4as5ington" &$ (IIXlyO 6788)"


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