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DETERMINACION DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL ALUMINIO

TRANSFERENCIA DE CALOR

La transferencia de calor se produce normalmente desde un objeto con alta temperatura, a otro objeto con temperatura más baja.

El calor puede transferirse de tres formas: por conducción,

por convección y por radiación.

  • La conducción es la transferencia de calor a través de un objeto sólido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque sólo la punta esté en el fuego.

  • La convección transfiere calor por el intercambio de moléculas frías y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque sólo su parte inferior esté en contacto con la llama.

LEY DE FOURIER

9.- De acuerdo a la medida del volumen de líquido volátil condensado durante un determinado tiempo, se puede obtener el valor de la conductividad térmica de Aluminio.

TABULACION DE DATOS DISPONIBLES

Se obtiene un volumen de acetona condensada de V=73 ml de líquido volátil en un tiempo t=4.55 minutos. Y usando la densidad, calor latente de vaporizacion y punto de ebullicion del liquido volatil (acetona)

mas los datos de la barra de aluminio:

Longitud d=10cm=0.10 m

Área de su sección S=10•10-4 m2

La Ley de Fourier establece que la transferencia de calor por conducción en una dirección dada es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección.

Para un flujo unidimensional:

se obtendra finalmente la conductividad del aluminio de forma experimental:

Reemplazando los datos obtenidos en la siguiente formula:

OBJETIVOS

2.- Se llena el matraz kitasato con 250ml de agua destilada y el matraz Erlenmeyer con 100ml de acetona.

DESARROLLO DE FORMULAS PARA OBTENER “K” EXPERIMENTAL

5.- La barra de aluminio se coloca en posición vertical, el extremo inferior se calienta con vapor del agua en ebullición a 100 °C, el extremo superior se pone en contacto con un líquido volátil en ebullición a 56,2° C.

La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía q, y el gradiente de temperatura dT/dx. La constante de proporcionalidad K es característica del material y se denomina conductividad térmica.

  • Determinar experimentalmente la conductividad térmica del aluminio en base a los conocimientos adquiridos en la materia de fenómenos de transporte II.

  • Analizar el flujo de calor aplicado a barras metálicas de área constante.

3.-El extremo de la barra de aluminio se va mantener a temperaturas constante debido a que está expuesto al contacto de dos líquidos en ebullición

4.-Previo a la experiencia es necesario que la barra de aluminio sea recubierta con un material aislante excepto por sus extremos que estarán en contacto a los líquidos de ebullición.

7.-El extremo inferior de la barra de aluminio expuesta a Ta conduce el calor hacia el extremo superior que está en contacto con un líquido volátil a su temperatura de ebullición Tb.

6.-Ambos extremos de la barra se encuentran a temperatura constante.

La cantidad de calor “Q” que llega al extremo superior de la barra en el tiempo “t” es “qSt”, siendo “S” el área de la sección de la barra

8.- Posteriormente se trasvasa el balón a una probeta graduada para medir el volumen del líquido

  • Comparar el resultado obtenido de la conductividad experimental con la conductivida tabulada para el rango establecido de temperaturas.

DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

Para labarra de aluminio:

Este calor se emplea en evaporar una masa “m” de líquido volátil en el tiempo “t”. Conocemos calor de vaporización es Lv de dicho líquido

Esta masa “m” de líquido que se ha convertido en vapor a la temperatura “Tb” de ebullición pasa por un tubo refrigerado con agua fría. La condensación del vapor da lugar a un volumen de líquido.

Obtenemos finalmente, la siguiente fórmula a partir de la cual despejamos la conductividad “K” de la barra metálica:

Para el experiencia:

1.- Armamos el sistema

Líquidos volátiles

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