ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FÍSICA B

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

NOMBRE: Christian Lindao Fiallos

FECHA DE ENTREGA: 19 de Agosto del 2011

PARALELO 9

I TÉRMINO 2011 – 2012

1.- OBJETIVOS:

Analizar la capacidad de conducción del calor de diferentes materiales.

2.- RESUMEN:

La semana pasada armé la práctica de conductividad térmica, donde verifiqué la conductividad de diferentes materiales y el efecto de materiales de gran conductividad térmica en materiales aislantes de calor; para ello usé una lata de refresco vació al cual enrollé una hoja de papel, una vuelta de hilo y luego varias vueltas de hilo a los cuales le apliqué la llama de una vela el cual causó efectos diversos en cada material, después de este experimento enrollé dos alambre de hierro y cobre entre ellos en forma de “Y”, luego coloqué pedazos de plastilina en los extremos de cada tipo de varilla, después con la ayuda de una pinza coloque las varillas sobre la llama de una vela y después de realizar mis observaciones y anotaciones respectivas concluí que la conductividad térmica del cobre es mayor que la del hierro y también que materiales de una superficie grande pueden disipar su calor a cuerpos conductores de calor y no consumirse a diferencia de cuerpo de menor superficie.

3.- INTRODUCCIÓN:

Conductividad térmica, es 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)

Conducción de calor, es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas.

La conducción del calor es muy reducida en el espacio vacío y es nula en el espacio vacío ideal, espacio sin energía.

La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la tasa de 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.

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Conductividad del calor

- En una lata de refresco vacía enrollé una vuelta de hilo de coser.- Encendí un fósforo y luego con él, encendí una pequeña vela.- Coloqué la llama de la vela justo debajo del hilo enrollado en la lata- Observé el efecto del paso anterior y anoté mis observaciones.- Luego enrollé varias vueltas de hilo de coser en la lata, procurando que cada vuelta de hilo

esté justo alado de la anterior y que en conjunto todas las vueltas sean compactas.- Acerqué la llama de la vela justo debajo de todas las vueltas enrolladas en la lata.- Observé el efecto del paso anterior y anoté mis observaciones.- Después enrollé una hoja de papel en la lata procurando mantenerla tensa con la lata.- Acerqué la llama de la vela justo debajo la hoja de papel en la lata.- Observé el efecto del paso anterior y anoté mis observaciones.

Conductividad de diferentes metales

- Tomé una varilla de 20 cm de cobre y otra de hierro y las enrollé entre ellas en forma de “Y”.

- Coloqué en los extremos de la varilla de hierro y cobre trozos pequeños de plastilina, procurando aplanarlos en cada varilla.

- Luego, con una pinza, cogí la varilla enrollada por el extremo en que están unidas ambas varillas y la acerqué a la llama de la vela que usé en el experimento anterior.

- Esperé unos momentos hasta observar que la plastilina de uno de los extremos de la varilla comenzara a derretirse.

- Observé que plastilina se derritió primero y anoté mis observaciones.

5 .- RESULTADOS:

1. Observaciones y Datos

Escriba sus observaciones acerca de los experimentos realizados en esta práctica.

a) Conductividad del Calor.

El papel no se quemó porque la lata es un buen conductor de calor y absorbió el calor aplicado al papel. El hilo se partió conforme fue expuesto al calor de la vela debido a su pequeña área, lo que impidió que transfiriera de manera efectiva el calor expuesto a la lata.

b) Conductividad de diferentes metales.

La plastilina se derritió primero en la varilla de cobre debido a la alta conductividad térmica de cobre, mientras que la plastilina en la varilla de hierro demoró un poco más en derretirse debido que la conductividad térmica del hierro es apenas menor que la del cobre.

2. Análisis

a) ¿Por qué el papel y el hilo tienen el comportamiento observado?

Porque el papel tenía más área que el hilo y por ello tenia mas área para disipar el calor por medio de la lata que es un buen conductor térmico.

b) ¿Qué ocurriría si el papel y el hilo se enrollan alrededor de un pedazo de madera? Explique.

Como la madera es un aislante de calor, no absorbería el calor dirigido al papel y el hilo, por ello se encenderían estos materiales (así tengan un área extensa) y luego se encendería la madera.

c) ¿Cuál de los dos metales utilizados tiene el mayor coeficiente de conductividad? Explique.

El cobre porque conduce más calor en menos tiempo y también porque la plastilina se derritió primero en la varilla de cobre.

d) Un bloque de metal y uno de madera se encuentran a 10°C. ¿Por qué al tocar los dos bloques, el de metal parece más frío que el de madera?

Porque el metal distribuye todo su calor por todo su volumen más fácil y rápidamente debido a tener mayor conductividad térmica, mientras que la madera mantiene casi todo su calor en su superficie ya que no lo distribuye fácilmente en todo su volumen debido a su baja conductividad térmica.

e) Los británicos utilizan una unidad de calor denominada Btu. En el comercio se venden acondicionadores de 12.000 Btu. ¿Es correcta esta expresión?

No, porque una medida efectiva seria los Btu/seg que me indican perfectamente en cuanto tiempo enfriare un determinado lugar, no así los Btu que me indican la cantidad de trabajo que realiza el enfriador sobre el medio y no el tiempo que demora en hacerlo.

6.- DISCUSIÓN:

Al colocar la varilla de hierro y cobre en forma de “Y”, (con plastilinas en sus extremos), al calor de una vela, los trozos de plastilina en el extremo de la varilla de cobre se derritieron primero que los trozos de plastilina en el extremo de la varilla de hierro; esto se produjo debido a que la energía cinética promedio de las moléculas de cobre aumenta más rápidamente que las moléculas del hierro, incrementándose su nivel de agitación y conduciendo mayor cantidad de calor a través de él.

7.- CONCLUSIÓN:

En esta práctica pude comprobar que la conductividad térmica de los materiales no es igual para todos, ya que es una magnitud que depende esencialmente de las propiedades internas de cada sustancia ya que ello determina su dificultad o facilidad para adquirir energía cinética debido al calor al cuál estén sometidos. También pude verificar que la conductividad de calor entre materiales depende íntegramente del área de contacto entre ellas, ya que a mayor área de contacto mayor disipación de calor entre ellos.

Si quiero transmitir calor por conducción a mayor velocidad debo usar materiales de gran conductividad térmica, debido a que las moléculas de estos materiales adquieren y se transfieren energía cinética más fácilmente entre ellos que otros materiales.

8.- BIBLIOGRAFÍA:

Guía de Laboratorio de Física B, 2011

http://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmica