determinacion de conductividad termica 100%

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES

CARRIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE

INGENIERÍA AMBIENTAL

SEDE-OXAPAMPA

ASIGNATURA:

OPERACIONES UNITARIAS II

DOCENTE:

Ing. Edson RAMOS PEÑALOZA

ALUMNOS:

AQUINO ESPINOZA, Yoisy

CHUMBES ESCOBAR, Jefferson

DIAZ BALLESTEROS, Víctor

RAMOS ZAPATA, Evelyn

SEMESTRE: Séptimo -“VII”

Oxapampa, 16 de Mayo del 2016

PRACTICA N° 01: “Determinación de la Conductividad Térmica”

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION Facultad de Ingeniería

Escuela de Formación Profesional de Ingeniería Ambiental- Sede Oxapampa

I. INDICE DE CONTENIDO

I. INDICE DE CONTENIDO ................................................................................ 2

II. RESUMEN ...................................................................................................... 4

III. OBJETIVOS ................................................................................................. 5

3.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 5

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 5

IV. FUNDAMENTO TEÓRICO ........................................................................... 6

4.1. Definición de calor y temperatura .............................................................. 6

4.2. Primera ley de la termodinámica ............................................................... 6

4.3. Conducción de Calor ................................................................................. 7

4.4. Conductividad térmica ............................................................................... 8

4.5. Coeficiente de conductividad térmica ........................................................ 8

4.7. Calor Especifico ...................................................................................... 10

4.8. Calor especifico en solidos ...................................................................... 11

4.9. Tabla de Valores de calor especifico de los materiales J/kg.K ................ 12

4.10. Capacidad calorífica ............................................................................ 12

4.11. Ley de Fourier ...................................................................................... 12

4.12. Conductores y aislantes ....................................................................... 13

4.13. Formulario de áreas y volúmenes ........................................................ 15

4.14. Características y aplicaciones del aluminio, fierro y platino ................. 17

V. FUNDAMENTO PRÁCTICO ......................................................................... 20

5.1. MATERIALES ......................................................................................... 20

5.2. PROCEDIMIENTO .................................................................................. 20

5.3. RESULTADOS ........................................................................................ 21

VII. CONCLUSIONES ....................................................................................... 27

VIII. RECOMENDACIONES .............................................................................. 29

IX. BIBLIOGRAFÍA: .......................................................................................... 31

X. ANEXOS: ...................................................................................................... 33



INDICE DE IMÁGENES

Imagen N°01: Esquema de los mecanismos de transferencia de calor ................. 8

Imagen N°02: Dependencia del calor específico atómico de algunos materiales y

elementos sólidos con la temperatura. ................................................................. 11

Imagen N°03: Materiales conductores y aislantes ................................................ 14

INDICE DE DATOS Y RESULTADOS

Mesa Nº 1: Datos y cálculos de la varilla de Platino ......................................... 21

Mesa Nº 2: Datos y cálculos de la varilla de Fierro ........................................... 22

Mesa Nº 3: Datos y cálculos de la varilla de Fierro ........................................... 23

Mesa Nº4: Datos y cálculos de la varilla de Aluminio ....................................... 24

INDICE DE FOTOS

Foto N° 01: Varillas de, hierro, aluminio y platino ................................................. 33

Foto N° 02: Varilla con aislante usado ................................................................. 33

Foto N° 03: Limpiando la superficie del material .................................................. 33

Foto N° 04: Pesamos la barra de aluminio ........................................................... 33

Foto N° 07: Preparación del aislante .................................................................... 34

Foto N° 06: Medimos el área transversal y la longitud ......................................... 34

Foto N° 08: Medimos la temperatura en ambos extremos ................................... 34

Foto N° 09: Calentando los metales sobre la plancha eléctrica ........................... 34

Foto N° 11: Tomando segunda medida de temperatura ...................................... 34

Foto N° 10: Tomando medidas de temperatura de ambos extremos ................... 34



II. RESUMEN

En el presente informe que guarda claridad, sencillez y brevedad, en el área de

operaciones unitarias II, se hará de su conocimiento el desarrollo de la segunda

práctica de laboratorio denominada “Determinación de la Conductividad Térmica”

que tuvo por finalidad determinar lo mencionado mediante la medición de

temperaturas con respecto a los materiales usados (aluminio, hierro y platino) y la

manipulación adecuada de las formulas correspondientes. Así también se

detallara el procedimiento de la práctica y las distintas dificultades y alcances que

se tuvo al momento de desarrollarla. Cabe señalar que la intención de la práctica

fue reconocer el tema más didácticamente para realizar su respectiva aplicación

en la carrera profesional.



III. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Afianzar los conocimientos adquiridos en clase logrando

determinar la conductividad térmica del material usado.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la conductividad térmica mediante el cálculo, usando

las formulas dadas.

Conceptualizar calor, temperatura, conducción térmica,

conductores, aislantes, características y aplicaciones de los

materiales trabajados (aluminio, fierro, platino).

Definir la importancia de los conceptos adquiridos con esta

práctica de laboratorio.

Comparar los resultados de los distintos materiales y analizarlos



IV. FUNDAMENTO TEÓRICO

4.1. Definición de calor y temperatura

Calor: Es un flujo de energía que se transfiere de un cuerpo de mayor

temperatura a uno de menor temperatura. Cuando el calor entra en un cuerpo se

produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos

poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo. En sentido

termodinámico el calor nunca se considera como algo almacenado dentro un

cuerpo. Cuando se agrega energía en forma de calor a un cuerpo, se almacena

no como calor sino como energías cinética y potencial de los átomos y de las

moléculas que conforman el cuerpo.

Temperatura: La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las

partículas en una sustancia. Como lo que medimos en su movimiento medio, la

temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no

depende de su tamaño.

4.2. Primera ley de la termodinámica

Aunque la energía adopta muchas formas, la cantidad total es constante y cuando

desaparece en una forma, aparecerá simultáneamente en otras. En otras

palabras “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”. (Rojo,

Slideshare)

La forma de transferencia de energía común para todas las ramas de la física -y

ampliamente estudiada por éstas- es el trabajo.

Dependiendo de la delimitación de los sistemas a estudiar y del enfoque

considerado, el trabajo puede ser caracterizado como mecánico, eléctrico, etc.

pero su característica principal es el hecho de transmitir energía y que, en

general, la cantidad de energía transferida no depende solamente de los estados

iniciales y finales, sino también de la forma concreta en la que se lleven a cabo los

procesos.



El calor es la forma de transferencia de un tipo de energía particular, propiamente

termodinámica, que es debida únicamente a que los sistemas se encuentren a

distintas temperaturas (es algo común en la termodinámica catalogar el trabajo

como toda trasferencia de energía que no sea en forma de calor). Los hechos

experimentales corroboran que este tipo de transferencia también depende del

proceso y no sólo de los estados inicial y final.

Sin embargo, lo que los experimentos sí demuestran es que dado cualquier

proceso de cualquier tipo que lleve a un sistema termodinámico de un estado A a

otro B, la suma de la energía transferida en forma de trabajo y la energía

transferida en forma de calor siempre es la misma y se invierte en aumentar la

energía interna del sistema. Es decir, que la variación de energía interna del

sistema es independiente del proceso que haya sufrido. (Wikipedia, Wikipedia)

4.3. Conducción de Calor

La transferencia de energía por conducción se realiza de dos maneras. El primer

mecanismo es el de interacción molecular, en el cual el aumento del movimiento

de una partícula a un nivel de energía (temperatura), más alto imparte energía a

las moléculas adyacentes que se encuentran en niveles de energía más bajos.

Este tipo de transferencia está presente, en cierto grado, en todos los sistemas de

los cuales exista un gradiente de temperatura y en los que se encuentren

presentes moléculas de sólido, líquido o gas.

El segundo mecanismo es el de transferencia de calor de conducción por medio

de electrones “libres”. El mecanismo de los electrones libres es importante,

principalmente en los sólidos puramente métalicos; la concentración de electrones

libres varía considerablemente en las aleaciones y baja mucho en los sólidos no

metálicos.

La capacidad que tienen los sólidos de conducir el calor varía en proporción a la

concentración de electrones libres, por lo que no es extraño que los metales puros

sean los mejores conductores del calor, como sabemos por experiencia.



En los metales, la conducción térmica resulta del movimiento de electrones libres;

existe una estrecha relación entre la conductividad térmica y la conductividad

eléctrica. En los sólidos que son malos conductores de la electricidad. (Silva)

4.4. Conductividad térmica

En términos sencillos, es una medida de la capacidad de un material para

conducir el calor a través de su masa. Cada material, ya sea aislante o de otro

tipo, tiene un valor de conductividad térmica específico que permite determinar su

eficacia como aislante o conductor del calor. Puede definirse como la cantidad de

calor o energía que puede conducirse por unidad de tiempo a través de la unidad

de superficie de un material de espesor unitario, cuando la diferencia de

temperatura es la unidad. (Karinanne)

4.5. Coeficiente de conductividad térmica

La constante de proporcionalidad es una propiedad física de la sustancia que se

denomina como conductividad térmica. Al igual que la viscosidad newtoniana

Es una de las propiedades de transporte el material. En la ecuación de la ley

Fourier, es la velocidad de flujo de calor por unidad de área, es el

gradiente de temperatura, y es el factor de proporcionalidad.

Imagen N°01: Esquema de los mecanismos de transferencia de calor



En unidades de ingeniería se mide en watts o y en o .

Entonces las unidades de son o , lo cual puede

escribirse como .

La ley de Fourier establece que es independiente de la gradiente de

temperatura, pero no necesariamente de la temperatura misma. El experimento

confirma la independencia de en un amplio intervalo de gradientes de

temperatura, excepto para solidos poroso, donde la radiación entre las partículas,

que no siguen una ley lineal con la temperatura, es responsable de una parte

importante del flujo total de calor. Por otra parte, se considera constante. Para

intervalos e temperatura mayores, la conductividad térmica generalmente se

calcula de manera aproximada por medio de una ecuación de la forma:

Donde y son constantes empíricas

Las conductividades térmicas se los metales cubren un amplio intervalo de

valores, desde aproximadamente 17 (10 ) para el acero

inoxidable y 45 (26 ) para el acero de bajo carbono. Hasta

380 (220 ) para el cobre y 415 (240 ) para la

plata. En general, la conductividad térmica de los metales es casi constante o

disminuye ligeramente conforme la temperatura aumenta y la conductividad de las

aleaciones es menor que la de los metales porosos, para el vidrio y la mayoría de

los materiales no porosos, las conductividades térmicas son mucho menores,

desde aproximadamente 0.35 hasta 3.5 (0.2 hasta 2 ); para

estos materiales, puede aumentar o disminuir conforme a temperatura aumente.

Para la mayoría de los líquidos es menor para los sólidos, con los valores

típicos de aproximadamente 0.17 (0.1 ); disminuye de 3 a 4%

para un aumento de en la temperatura. El agua es una excepción, con

hasta 0.7 (0.3 ), y alcanza un máximo cuando la

temperatura se incrementa.

Los gases tienen conductividades térmicas de un orden de magnitud menor que

ha de líquidos. Para un gas ideal, es proporcional a la velocidad molecular



promedio, a la trayectoria libre media y a la capacidad calorífica molar. La

conductividad térmica de los gases e casi independiente de la presión hasta cerca

los 10 bares: a presiones mayores, aumenta levemente con la presión. Los

sólidos que tienen bajas conductividades térmicas se usan para el aislamiento en

tuberías, recipientes y edificios. Los materiales porosos como las placas de fibra

de vidrio o espumas de polímeros actúan atrapando el aire y eliminando la

convección. Sus valores de pueden ser casi tan bajos como los del propio aire,

y si un gas de alto peso molecular queda atrapado en una espumas de celdas

cerradas, puede ser menor que el del aire. (Rojo, Slideshare)

4.6. Tabla de coeficiente de conductividad térmica de los materiales

usados:

Material K (teorico)

Platino 71.6

Fierro 79.5

Fierro 79.5

Aluminio 209.3

4.7. Calor Especifico

El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa

para elevar la temperatura un grado Celsio. Esta fórmula no se aplica si se

produce un cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio

de fase no cambia la temperatura.

El calor específico del agua es 1 caloría/gramo °C = 4,186 julios/gramo °C que es

más alto que el de cualquier otra sustancia común. Por ello, el agua desempeña

un papel muy importante en la regulación de la temperatura. El calor específico

por gramo de agua es mucho mas alto que el de un metal, a más baja

temperatura, los calores específicos caen a medida que los procesos cuánticos se

hacen significativos. (Nave)



4.8. Calor especifico en solidos

El calor especifico de solidos es aquella magnitud escalar que indica la cantidad

de calor que debe suministrarse a la unidad de masa de una sustancia para que

su temperatura se incremente.

Además, el calor específico se debe notar que es una característica propia de las

sustancias que constituye el cuerpo, en tanto la capacidad térmica (c) depende de

la masa (m) y de la sustancia que constituye el cuerpo. (Universidad Nacional del

Callao)

Muchos sólidos tenían una capacidad calorífica cercana a 3R 1de acuerdo con la

ley de Dulong-Petit. El Modelo de Debye basado en aspectos cuánticos del

problema de transmisión de calor dentro de una red cristalina finalmente dio una

explicación convincente de la ley empírica de Dulong-Petit. (Wikipedia)

1 R es la constante universal de los gases ideales (medida en joule por kelvin y por mol)

Imagen N°02: Dependencia del calor específico atómico de algunos materiales y elementos sólidos con la temperatura.



4.9. Tabla de Valores de calor especifico de los materiales J/kg.K

Material J/(kg.K)

Aluminio 897J/(kg.K)

Hierro 473J/(kg.K)

Platino J/(kg.K)

4.10. Capacidad calorífica

La capacidad calorífica o capacidad térmica de un cuerpo es el cociente entre la

cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso

cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más

rigurosa, es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una

determinada sustancia en una unidad de temperatura. Indica la mayor o menor

dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura

bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia

térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la

sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello,

es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad

calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua.

En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la

presión.

La capacidad calorífica (capacidad térmica) no debe ser confundida con la

capacidad calorífica específica (capacidad térmica específica) o calor específico,

el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para

almacenar calor», y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del

objeto. (Wikipedia)

4.11. Ley de Fourier

La relación básica de flujo de calor por conducción es la proporcionalidad

existente entre el flujo de calor y el gradiente de temperatura. Si existe un



gradiente de temperatura en una sustancia, el calor fluye sin que tenga

lugar un movimiento observable de la materia. De acuerdo con la Ley de

Fourier, el flujo de calor es proporcional al gradiente de la temperatura y de

signo opuesto. Para el flujo de calor en una dimensión, la ley de Fourier es:

Dónde:

q = velocidad del flujo de calor en dirección normal a la superficie.

A = área de la superficie.

T = temperatura.

x = distancia normal a la superficie

k = constante de proporcionalidad o conductividad térmica.

4.12. Conductores y aislantes

Los electrones se mueven con más facilidad en unos materiales que en otros. Los

electrones externos de los átomos de un metal no están anclados a núcleos de

átomos específicos, sino que pueden desplazarse libremente en el material. Estos

materiales son buenos conductores. Los metales son buenos conductores del

movimiento de cargas eléctricas por la misma razón por la que son buenos

conductores del calor: porque sus electrones están "sueltos".

Los electrones de otros materiales, como el caucho y el vidrio, por ejemplo, están

fuertemente ligados y permanecen en átomos específicos. Estos electrones no

pueden desplazarse con libertad hacia otros átomos del material. Estos materiales

son malos conductores de la electricidad por la misma razón por la que, en

general, son malos conductores del calor. Decimos que estos materiales son

buenos aislantes. (Esther, 2015)

http://erenovable.com/materiales-conductores-y-materiales-aislantes/ejemplos-de-conductores-y-aislantes/



Imagen N°03: Materiales conductores y aislantes



4.13. Formulario de áreas y volúmenes

(Cipri)



(Cipri)

(Cipri)



4.14. Características y aplicaciones del aluminio, fierro y platino

ALUMINIO

Características físicas Características

mecánicas

Características

químicas

El aluminio es un

elemento muy

abundante en la

naturaleza. Se trata de

un metal ligero, con una

densidad de 2700 kg/m3,

y con un bajo punto de

fusión (660 °C). Su color

es blanco y refleja bien

la radiación

electromagnética del

espectro visible y el

térmico. Es buen

conductor eléctrico

(entre 34 y 38 m/(Ω

mm2)) y térmico (80 a

230 W/(m·K)).

Mecánicamente es un

material blando (Escala

de Mohs: 2-3-4) y

maleable. En estado

puro tiene un límite de

resistencia en tracción

de 160-200 N/mm2 [160-

200 MPa]. Para mejorar

estas propiedades se

alea con otros metales,

lo que permite realizar

sobre él operaciones de

fundición y forja, así

como la extrusión del

material. También de

esta forma se utiliza

como soldadura.

La capa de valencia del

aluminio está poblada

por tres electrones, por

lo que su estado normal

de oxidación es III. Esto

hace que reaccione con

el oxígeno de la

atmósfera formando con

rapidez una fina capa

gris mate de alúmina

Al2O3, que recubre el

material, aislándolo de

ulteriores corrosiones. A

pesar de ello es tan

estable que se usa con

frecuencia para extraer

otros metales de sus

óxidos.

Aplicaciones y usos: Su uso más popular, es como papel aluminio también

se usa en la fabricación de latas y tetrabriks. Por sus propiedades eléctricas es

un buen conductor, capaz de competir en coste y prestaciones con el cobre

tradicional. Además, aleado con otros metales, se utiliza para la creación de

estructuras portantes en la arquitectura y para fabricar piezas industriales de

todo tipo de vehículos y calderería. También está presente en enseres

domésticos tales como utensilios de cocina y herramientas.

(Wikipedia)

zim://A/A/Kelvin.html

zim://A/A/Valencia%20%28qu%C3%ADmica%29.html



FIERRO

Características principales Aplicaciones

Es un metal maleable, de color gris

plateado y presenta propiedades

magnéticas; es ferromagnético a

temperatura ambiente y presión

atmosférica. Es extremadamente duro

y pesado.

El hierro es el metal duro más usado,

con el 95% en peso de la producción

mundial de metal. El hierro tiene su

gran aplicación para formar los

productos siderúrgicos, utilizando éste

como elemento matriz para alojar otros

elementos aleantes tanto metálicos

como no metálicos, que confieren

distintas propiedades al material.

(Wikipedia)

PLATINO

Características principales Aplicaciones

Cuando está puro, de color blanco

grisáceo, maleable y dúctil. Es

resistente a la corrosión y no se

disuelve en la mayoría de los ácidos,

pero sí en agua regia. Es atacado

lentamente por el ácido clorhídrico

(HCl) en presencia de aire. El platino

es relativamente resistente al ataque

químico, tiene unas buenas

propiedades físicas a temperaturas

El platino se utiliza en múltiples y

esenciales aplicaciones, mientras que

nuevos usos para el platino se

desarrollan constantemente: joyería,

catalizadores para vehículos, eléctrica

y electrónica, vidrio, bujías usos

médico entre otros



altas, y unas buenas propiedades

eléctricas. Esto ha hecho que se

utilice en distintas aplicaciones

industriales.

(Wikipedia)



V. FUNDAMENTO PRÁCTICO

5.1. MATERIALES

4 barras metálicas (hierro, aluminio, bronce y cobre).

Algodón.

Tela.

Parrilla eléctrica.

4 Termómetros

Soporte universal.

2 Pinzas para soporte universal.

Tape.

Tijeras.

Cinta métrica o regla.

5.2. PROCEDIMIENTO

1. Se limpió adecuadamente la superficie del material a utilizar para

evitar aislamiento. (Ver Anexo 01: Foto N° 03)

2. Pesar la barra metálica. (Ver Anexo 01: Foto N° 04)

3. Medimos la longitud y el área transversal de la barra metálica. (Ver

Anexo 01: Foto N° 05)

4. Aislamos la barra metálica con algodón y tela para evitar las

pérdidas de calor en el sólido por convección al aire. (Ver Anexo

01: Foto N° 06)

5. Medir la temperatura de la barra metálica en ambos extremos. (Ver

Anexo 01: Foto N° 07)

6. Después se encendió la plancha eléctrica y esperamos 10 min a

que se caliente el sólido. (Ver Anexo 01: Foto N° 08)

7. Con los soportes universales, se colocó la barra metálica de forma

vertical encima de la plancha eléctrica. (Ver Anexo 01: Foto N° 09)



8. Retiramos la barra después de 15 minutos de haber colocado la

plancha y medimos la temperatura en ambos extremos, cubriendo

con algodón el extremo para que no se enfríe.(Ver Anexo 01: Foto

N° 10 y 11)

9. Repetir este procedimiento 2 veces.

10. Para cada medición calcule el valor de k y compare con el teórico y

discuta los resultados.

11. Comparar los resultados obtenidos de los distintos metales que

cada mesa realizó.

5.3. RESULTADOS

Formulas usadas:

Mesa Nº 1: Datos y cálculos de la varilla de Platino

Tiempo T1 T2

0 min 25 °C 25 °C

15 min 65 °C 28 °C

∆T ∆T1= 40 °C ∆T2= 3 °C

Material Platino

Peso (Kg) 0.148 kg

Altura (m) 0.4 m

Cp (J/kg.K) 130 J/kg.K

Diámetro (m) 2 x 12mm

Área (m2) 0.024 m2

𝑑𝑄

𝑑𝐴 𝑘

𝑑𝑇

𝑑𝑥 𝑄

𝑞

𝑡 𝑞 𝑚𝐶𝑝∆𝑇 𝑘

𝑑𝑄

𝑑𝐴 𝑑𝑥

𝑑𝑇



Remplazando en la ecuación:


(

) (

)

Mesa Nº 2: Datos y cálculos de la varilla de Fierro

Tiempo T1 T2

0 min 22 ºC 22 ºC

15 min 76 ºC 26 ºC

∆T ∆T1= 54 ºC ∆T2= 4 ºC

Material Fierro

Peso (Kg) 0.622 kg

Altura (m) 0.59 m


Diámetro (m) 1.2 x cm

Área (m2) 1.44 m2

𝑸 𝒒

𝒕 𝒎𝒄𝒑 ∆𝑻𝟏 ∆𝑻𝟐

𝒕

𝑘 𝑑𝑄

𝑑𝐴 𝑑𝑥

𝑑𝑇





(

) (

)

Mesa Nº 3: Datos y cálculos de la varilla de Fierro

Material Fierro

Peso (Kg) 0.535 kg

Altura (m) 0.5 m

Cp (J/kg.K) 473 J/kg.k

Diámetro (m) 0.00635 m

Área (m2) 0.000126676 m2

Tiempo T1 T2

0 min 25 ºC 25 ºC

15 min 58 ºC 30 ºC

∆T ∆T1= 33 ºC ∆T2= 5 ºC

𝑸 𝒒


𝒕

𝑘 𝑑𝑄

𝑑𝐴 𝑑𝑥

𝑑𝑇





(

)(

)

Mesa Nº4: Datos y cálculos de la varilla de Aluminio

Material Aluminio

Peso (Kg) 0.645 kg

Altura (m) 0.32 m


Diámetro (m) 3 cm (r=0.015m)

Área (m2) 0.000706858 m2

𝑸 𝒒


𝒕

𝑘 𝑑𝑄

𝑑𝐴 𝑑𝑥

𝑑𝑇





(

)(

)

Tiempo T1 T2

0 min 24 ºC 24 ºC

15 min 47 ºC 38.5 ºC

∆T ∆T1= 23 ºC ∆T2= 14.5 ºC

𝑸 𝒒


𝒕

𝑘 𝑑𝑄

𝑑𝐴 𝑑𝑥

𝑑𝑇



VI. ANÁLISIS O DISCUSIÓN DE RESULTADOS

El resultado obtenido de la conductividad térmica del aluminio resulta

y

de acuerdo con las cifras en la base teórica del informe se muestra un valor de

resultando una diferencia de

que es consecuencia de

diferentes errores existentes.

La disponibilidad de tiempo y las condiciones rudimentarias de los aislantes y

materiales de laboratorio jugaron un papel importante en la variación de la

obtención de datos por ello mencionaremos distintos factores que pudieron

afectar a nuestros resultados:

- El error humano al lecturar el termómetro

- La ineficiente toma de temperatura ya que algunos agarraban mal el

termómetro afectando así que la temperatura aumentara al contacto con

las manos.

- Al calentar las varilla en la cocina, algunos grupos contaban con el soporte

universal haciendo así que la varilla no choque directamente con la

plancha, en cambio en otros grupos como en el caso nuestro la varilla tuvo

que ser sujetada por unas pinzar de metal y apoyado directamente con la

plancha de la cocina.

- A la hora de medir pudo haber sucedido que no se dieron cuenta de la

posición de la varilla, ya que se tomaron datos de arriba y debajo de la

varilla confundiendo así los datos.

- La manera de sujetar la varilla a la hora de tomar los datos, al hacer chocar

la varilla caliente directamente con la mesa que en ese momento se

encontraba fría.

- El tiempo de medición debió ser más precisa y no tomar la medición

después de un minuto o más.

- La posición de las manos a la hora de tomar la medida, ya que se observó

que no se media con el cuidado necesario y el termómetro era removido y

direccionado hacia otro lugar y no perpendicularmente como se debería.



- El termómetro debió colocarse con la certeza de que este choque

directamente con la varilla.

- La rudimentaria instalación de los aislantes al presentar que algunos

estudiantes usaron el papel aluminio como aislante y otros no.

- El tipo de método formulario que se usó cuando se calculó el área de la

varilla, ya que usando la fórmula del cilindro en nuestro caso la respuesta

resultaba ser muy desconfiable.

VII. CONCLUSIONES

Se determinó el coeficiente de conductividad térmica en la práctica, el

cálculo de este resulto

, aplicando la formula correspondiente y

distintas herramientas de búsqueda y resolución de dudas.

Se determinó eficientemente la conductividad térmica de los materiales

usados: aluminio, platino y hierro con el coeficiente de conductividad , e

aplicando otras fórmulas correspondientes al logro del objetivo como ,

área del material, etc.

Concluimos que calor es el flujo de energía motivado por el movimiento de

sus átomos produciendo l emisión de calor y este se transfiere de un

cuerpo más caliente a otro más frio. Se considera que el calor transferido

nunca se queda en un cuerpo contenido, este tiende a ser transferido.

La temperatura es la medida del calor, esta refiere a las partículas en

movimiento considerando que no es importante el número de ellas ni por

tanto el tamaño, la temperatura en cualquier cuerpo no depende de su

tamaño.

La conductividad térmica es la capacidad de un cuerpo de conducir calor o

energía y este se mide por unidad de tiempo, resultando la siguiente

formula:

.

El uso más importante del aluminio al ser también un buen conductor de

calor es usado para cables de transmisión de energía, también se usa en la

fabricación de latas, y utensilios de cocina como el papel aluminio. El hierro



es el metal duro más usado, en su mayoría para productos siderúrgicos. El

platino también por su capacidad térmica se usa en catalizadores de

vehículos, vidrio y usos médicos.

Los aislantes son distintos materiales que no permiten que los átomo

sueltos no puedan transmitirse a átomos de otro cuerpo libremente,

entonces la conducción de calor se hace dificultosa por lo tanto decimos

que los aislantes aíslan el calor solo en los átomos específicos del solido

liquido o gas de un material que por lo general se le llaman malos

conductores.

Los conceptos especificados nos ayudan a reconocer la importancia de

aprendizaje teórico reforzando cada uno de estos en la práctica, con el

conocimiento conceptual podremos desenvolvernos y aprender realmente

lo que significa la conductividad térmica.

El ambiente laboral exige analizar situaciones en las que se introduzca

estos tipos de términos generalizados, la importancia de estos varia en

relativamente en la capacidad de aplicarlos en el ambiente laboral

dependiendo de las exigencias existentes del mundo actual.

Obtuvimos los siguientes resultados:

Platino

Hierro

Hierro

Aluminio

El platino de acuerdo con el resultado nos demuestra que posee menor

conductividad; los percances que se observaron como el tamaño de la varilla o



ineficiente toma de la temperatura pudieron haber influido en este resultado ya

que el aluminio teóricamente si posee una buena conductividad.

El hierro demuestra una gran diferencia entre los dos grupos que tomaron las

medidas, se considera que el hierro no posee una gran capacidad conductora

térmica pero este se encuentra muy alejado de la cifra teórica mostrada.

El aluminio está en el segundo lugar de capacidad de conductividad térmica

excluyendo que podría influir el error en la toma de datos, pero este resultado es

el que más se acerca a la cifra teórica de la conductividad de calor de este.

De acuerdo con el resultado de la práctica obtuvimos que el hierro es el mejor

conductor de calor seguido por el aluminio y por último el platino, en las dicciones

teóricas se determina al aluminio con mejor capacidad de conductividad térmica,

concluyendo así que los errores de medición en la práctica de laboratorio no se

pueden descartar de este resultado.

VIII. RECOMENDACIONES

Recomendamos la respectiva atención al momento de hacer la práctica, la

exposición al calor debe ser por el tiempo dado ya que si se expone

pasando el tiempo dado este puede alterar en la lectura del termómetro, y

nuestros datos no serán muy eficientes.

Recomendamos que al sacar la varilla de la estufa no posarla directamente

sobre la superficie de la de mesa ya que este se encuentra caliente y

puede alterar un poco los datos de la temperatura.

Se tuvo percances en las diferencias de los aislantes de distintos grupos,

esto también puede ser un factor del error en los datos de medición de

temperatura, ya que en el grupo 4 no se usó el papel aluminio como en los

demás.

La deficiencia de materiales de laboratorio en la universidad no permite el

uso igualitario de esto formando parte de un obstáculo en cuanto al soporte

universal ya que algunos grupos lo tuvieron y otros no, se debe realizar una



acción equitativa para compartir o ver la manera de realizar la práctica en

conjunto.

La lectura del termómetro debe ser lo más precisa posible ya que así

aportamos a que nuestros datos sean confiables.

Se recomienda una fundamental organización para elegir bien el material

ya que al momento de la práctica hubo materiales con mayor diámetro,

alturas, que otros y de formas diferentes.

Recomendamos una constante supervisión del docente para evitar errores

y malos entendidos.

A los estudiantes deben ingresar al laboratorio con el guardapolvo, zapatos

cerrados, el cabello recogido esto para evitar accidentes y molestias al

trabajar, además contar con materiales de limpieza para que al finalizar se

deje limpio el área que ha sido ocupada.



IX. BIBLIOGRAFÍA:

Cipri. (s.f.). cipri. Obtenido de cipri: http://cipri.info/resources/F-Areas_y_Volumenes.pdf

Esther. (05 de agosto de 2015). Erenovable. Recuperado el abril de 24 de 2016, de Erenovable:

http://erenovable.com/materiales-conductores-y-materiales-aislantes/

guillermo150782. (2012 de 02 de 24). SLIDES SHARE. Obtenido de SLIDES SHARE:

http://es.slideshare.net/guillermo150782/coagulacion-y-floculacion

Karinanne. (s.f.). Slideshare. Recuperado el 24 de abril de 2016, de Slideshare:

http://es.slideshare.net/Karinanne/prctica-x-y-xi-aplicacin-de-la-ley-de-fourier

Nave, O. R. (s.f.). hyperphysics. Obtenido de hyperphysics: http://hyperphysics.phy-

astr.gsu.edu/hbasees/thermo/spht.html

Quirós, F. (8 de May de 2013). El Agua Potable. Obtenido de El Agua Potable:

http://www.elaguapotable.com/coagulacion-floculacion.htm

Rojo, E. (s.f.). Slideshare. Recuperado el 23 de abril de 2016, de Slideshare:


Rojo, E. (s.f.). Slideshare. Recuperado el 23 de abril de 2016, de


Santiago, J. (s.f.). Slideshare. Recuperado el 24 de abril de 2016, de Slideshare:

http://es.slideshare.net/JasminSeufert/prcticas-10-y-11-ley-de-fourier

Silva, C. (s.f.). Monografías. Recuperado el 24 de abril de 2016, de Monografías:

http://www.monografias.com/trabajos88/calor-conceptos-y-tipos-transferencia-

calor/calor-conceptos-y-tipos-transferencia-calor.shtml

Universidad Nacional del Callao. (s.f.). unac.edu.pe. Obtenido de unac.edu.pe:

https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ua

ct=8&ved=0ahUKEwj7wvzajcvMAhXLLSYKHVXiDZ8QFggaMAA&url=http%3A%2F%2Fs2daf

b5a6c88b326c.jimcontent.com%2Fdownload%2Fversion%2F1252797850%2Fmodule%2F

2862587552%2Fname%2FLab%25207.pdf

Wikipedia. (s.f.). Recuperado el 24 de abril de 2016, de Wikipedia:

https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio


https://es.wikipedia.org/wiki/Fierro


https://es.wikipedia.org/wiki/Platino

Wikipedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico

Wikipedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADfica



Wikipedia. (s.f.). Wikipedia. Recuperado el 23 de abril de 2016, de Wikipedia:

https://es.wikipedia.org/wiki/Primer_principio_de_la_termodin%C3%A1mica



X. ANEXOS:

Anexo N° 01:

Foto N° 02: Varilla con aislante usado

Foto N° 03: Limpiando la superficie del material

Foto N° 04: Pesamos la barra de aluminio

Foto N° 01: Varillas de, hierro, aluminio y platino



Foto N° 07: Preparación del aislante

Foto N° 06: Medimos el área transversal y la longitud

Foto N° 08: Medimos la temperatura en ambos

extremos

Foto N° 09: Calentando los metales sobre la plancha

eléctrica

Foto N° 10: Tomando medidas de temperatura de ambos

extremos

Foto N° 11: Tomando segunda medida de

temperatura

determinacion de conductividad termica 100%

Engineering