3. OBJETIVOS
mLvL
O Calcular la K del Bronce empleando la ecuación K= de la ley
A(T2 − T1 )
de Fourier.
MOTIVACION
Es importante para la determinación de los calores de vaporización de ciertas
sustancias y además de la tranferencia de calor que puede existir en los
direfentes materiales conocidos, sirve para determinar que material es mejor
conductor de la energía calorífica y, asi poder determinar perdidas de calor.
ANTEDECEDENTES
Cuando se calienta la materia la energía cinética promedio de sus moléculas
aumenta, incrementándose su movimiento. La conducción de calor que a nivel
macroscópico puede modelizarse mediante la ley de Fourier, a nivel molecular
se debe a la interacción entre las moléculas que intercambian energía cinética
sin producir movimientos globales de materia. Por tanto la conducción térmica
difiere de la convección térmica en el hecho de que en la primera no existen
movimientos macroscópicos de materia, que si ocurren en el segundo
mecanismo. Todas las formas de materia condensada tienen la posibilidad de
transferir calor mediante conducción térmica, mientras que la convección
térmica en general sólo resulta posible en líquidos y gases. De hecho los
sólidos transfieren calor básicamente por conducción térmica, mientras que
para gradientes de temperatura importante los líquidos y los gases transfieren
la mayor parte del calor por convección. La conductividad térmica es una
propiedad de los materiales que valora la capacidad de transmitir el calor a
través de ellos. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es
baja en los polímeros, siendo muy baja en algunos materiales especiales como
la fibra de vidrio, que se denominan por eso aislantes térmicos. Para que exista
conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío
ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío bajo.
En algunos procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de
calor, bien utilizando materiales de alta conductividad o configuraciones con un
elevado área de contacto. En otros, el efecto buscado es justo el contrario, y se
desea minimizar el efecto de la conducción, para lo que se emplean materiales
de baja conductividad térmica, vacíos intermedios (ver termo), y se disponen en
configuraciones con poca área de contacto..
4. La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide
la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad
térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía
cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con
las que está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la
conductividad térmica se mide en W/(K·m). También se lo expresa en J/(s·
°C·m)
EQUIPO
MATERIAL SUSTANCIAS
• Matraz bola • Acetona 20 ml
• Matraz Elermeyer 300ml • Agua destilada
• Vaso de ppt 500ml
• Plancha
• Tubo para destilación
• Conectores
• Probeta 50 ml
• Tenazas
• Pinzas
• Nuez para pinzas
• Soporte universal
• Tubo de bronce aislado
• Pistola Termómetro Laser
Raytek
5. MARCO TEORICO
q ∆T
= −K
A L
• Despejando A
∆T
q = − KA
L
• Tomando en cuenta que q es igual a Q/t
•
Q ∆T
= − KA
t L
• Relacion q y Q/t:
q = mLv
Q
= mLv
t
• Sustituyendo mLv en Q/t:
∆T
− KA = mLv
L
6. • Dspejando K (conductividad termica) obtenemos:
(T2 − T1 )
− KA = mLv
L
mLvL
K=
A(T2 − T1 )
K: conductividad térmica [=]W/moK
m:masa de destilado[=]Kg
Lv:calor latente de vaporización[=]J/Kg
L:longitud del tubo[=]m
A:area de tubo[=]m2
T2-T1:diferencia de temperaturas[=]oK
PROCEDIMIENTO
1. Se comienza aislar el tubo de bronce con un material aislante (foam) para
disminuir las perdidas de calor.
2. se llena de agua el vaso de ppt de 500ml y adentro se coloca el matraz
Elermeyer con agua destilada, todo esto esta en una plancha para calentar el
agua.
3. en la boca del matraz Elermeyer se coloca el tubo con el aislante de forma
vertical, este es suspendido en el aire con unas pinzas (tenazas) las cuales se
encuentran colocadas en dos soportes universales para mantenerlo
suspendido y que no se mueva.
4. una vez bien suspendido el tubo aislado sobre la boca del matraz Elermeyer se
coloca en el matraz bola con 20 ml de acetona, se coloca un conector que va
directamente con el tubo de destilación, este esta suspendido en el aire de
manera similar con una pinza.
5. Se coloca el conector para destilación y debajo de el se coloca la probeta para
recoger la acetona destilada.
7. 6. Una vez instalado el equipo se porcede a prende la plancha y calentar el matra
Elermeyer a baño maria.
7. Se empieza a tomar los tiempos .
8. Con una pistala termómetro laser se van tomando las temperaturas sugun
transcurra el tiempo.
9. Se espera hasta que caiga la primera gota en la probeta y se detiene el tiempo,
se espera hasta obtener una cantidad considerable de la acetona destilada.
8. DATOS Y CALCULOS
Calor
Densidad Temperatura Temperatura
Líquido latente Lv
ρ (kg/m3) inicial To (ºC) final Tf (ºC)
(J/kg)
Acetona 791 524x103 94.6 77.6
Conductividad
Conductividad
térmica K Longitu Diámetr Área
Metal térmica K
(W/m·K)Experimenta d (cm) o (cm) (cm2)
(W/m·K)Teórica
l
Bronce 116-186 118.2728 10 2.4 4.524
q ∆T
= −K
A L
∆T
q = −KA
L
Q ∆T
= −KA
t L
q = mLv
Q
= mLv
t
∆T
− KA = mLv
L
(T − T1 )
− KA 2 = mLv
L
mLvL
K =
A(T2 −T1 )
9. CONVERSIONES
Calor
Densidad Temperatura Temperatura
Líquido latente Lv Masa (Kg)
ρ (kg/m3) inicial To (ºK) final Tf (ºK)
(J/kg)
Acetona 791 524x103 367.75 350.75 0.0071172
Conductividad
Conductividad
térmica K Longuitu Diametro Area
Metal térmica K
(W/m·K)Experimenta d (m) (m) (cm2)
(W/m·K)Teorica
l
Bronce 116-186 118.2328 0.1 0.024 0.0004524
J
1 = 1W
s
(0.0071172 Kg )(524 x103 J / Kg )(0.1m) J W
K= = 118.273 o = 118.273 o
(0.0004524m 2 )(410 s)(367.75 − 350.75)oK sm K mK
Acetona
ml destilados
Tubo de bronce aislado
Matraz con agua destilada
[Escriba una cita del
documento o del resumen de un
punto interesante. Puede situar
el cuadro de texto en cualquier
lugar del documento. Utilice la
ficha Herramientas de cuadro
de texto para cambiar el
formato del cuadro de texto de
la cita.]
10. CONCLUSIONES
La practica salió muy bien ya que los valores de K estuvieron en los
rangos correctos, se realizaron las conversiones indicadas para que se
establecieran como se tenían teóricamente, experimentalmente fueron
correctas con un error de aprx. 5%
