Norman E. Rivera Pazos

Práctica #6

Constante de Conductividad Térmica K

José Ricardo Silva Talamantes

Gabriel Manjarrez Albarrán

Diana Pérez Santoyo

Fernanda Barrera Gutiérrez

Francisca Sánchez Sánchez

José Víctor Muñoz Saucedo

Laboratorio Integral I

Introducción

El presente reporte de laboratorio tiene como finalidad presentar los conocimientos

adquiridos en la pasada práctica de laboratorio llamada “Constante de Conductividad

Térmica”. Correspondiente a la materia de Laboratorio Integral, impartida por el profesor

Norman Edilberto Rivera Pazos, en el Instituto Tecnológico de Mexicali.

En el presente reporte de práctica se mostrara un experimento mediante el cual se

determinó la constante de conductividad térmica “K”, basada en la ley de Furrier.

El experimento consistió en calentar una placa metálica en una de sus caras conociendo

sus propiedades térmicas y realizar todo un análisis térmico para determinar la

transferencia de calor que se dio en esa placa en determinado tiempo y así determinar la

constante de conductividad térmica.

Objetivo:

El objetivo de la práctica de laboratorio y el presente reporte es la determinación de la

constante de conductividad térmica “K” por medio de la ley de Furrier y un experimento de

invención propia del equipo.

Marco Teórico

La conductividad térmica es la propiedad física de cualquier material que mide la

capacidad de conducción de calor a través del mismo. El coeficiente de conductividad

térmica es aquel controla la velocidad de transferencia de calor por conducción a través

de un área A, debido a un gradiente de temperatura. Este coeficiente es una constante del

material, que depende también de la dirección del flujo de calor, de la temperatura y del

grado de humedad del mismo

Este mecanismo molecular de transferencia de calor que se genera por la excitación de

las moléculas. Se presenta en todos los estados de la materia con predominancia en los

sólidos, en mayor o menor medida todos los materiales oponen resistencia al paso del

calor a través de ellos.

A continuación se presenta la capacidad de conductividad térmica que tienes algunos

materiales.

CONDUCTIVIDAD

TERMICA

Metales

Metales de construcción

(yeso, ladrillos, etc.)

Aislantes térmicos

Un resistencia térmica muy baja por lo cual

tienen una buena conductividad térmica

Regular conductividad térmica

Tienen una alta resistencia térmica por lo

tanto tiene una conductividad térmica muy

baja.

Material y Equipo

Materiales.

Mechero de Bunsen

Soporte Universal

Pinzas para soporte Universal de anillo

Pinzas para Crisol

Pedazo de listón de 30cm aprox.

Trozo de metal cilíndrico

Equipo.

Termómetro de pistola

Procedimiento

1. Se coloco todo los materiales en la mesa, las pinza de anillo se ponen en el

soporte universal y el mechero se coloca justo debajo del anillo.

2. Se toma la placa cilíndrica y se envuelve de un extremo con el listón para poder

sujetarlo con la pinzas ´para crisol y que no haya transferencia de calor hacia la

pinzas.

3. Se toma la temperatura inicial de los dos lados de la placa cilíndrica.

4. La placa cilíndrica se coloca verticalmente sobre la llama del mechero, de tal forma

que solo un lado de la placa este en contacto con el calor

5. Se toma el tiempo que la cara de la placa cilíndrica estuvo sometida a calor, se

retira y se miden las temperaturas de ambas caras de la placa cilíndrica de nuevo,

para así determinar cuánto calor se propago por la placa por medio de

conductividad.

6. Se toman medidas de la placa cilíndrica como D, L, A, y P.

7. Se realizan los cálculos pertinentes para así determinar K.

Cálculos

Datos

t= 35

Cp= 450

m= 0.0608

D= 0.018

L= 0.0275

A= 0.00025447

dT= 18.45

Se calcula q

q= mCp(T2-

T1)

q= 504.792

Se calcula q/t=Q

Q= q/t

Q= 14.4226286

Se calcula k

Q= (kAdT)/x

k= (Qx)/AdT

k= 84.4784333

Conclusiones

Por medio del anterior experimento determinamos la constante de conductividad térmica

K, nos basamos en el cálculo de “Q” que es la velocidad de transferencia de calor y la

aplicamos a conducción, en la cual interviene la constante “k” y por medio de eso poder

despejarla, utilizamos de forma alternativa “q” que es la transferencia de calor y la

dividimos entre el tiempo que dejamos la placa en contacto con el calor, para así de

manera alternativa calcular “Q” y despejar nuestra “k” como se observa en los cálculos.

El experimento fue sencillo y fácil de comprender, tuvimos algunas dificultades como

eliminar la transferencia de calor por convección y conducción, ya que no se puede aislar

completamente nuestra placa para que no hubiera perdidas de calor, tratamos de

minimizar esas pérdidas por ejemplo poniendo el listón alrededor de la placa para evitar la

transferencia a las pinzas, así como evitar que hubiera viento, etc.

Por medio de tablas encontramos que la k del acero es 79.5 w/mk y nuestro resultado fue

84.47w/mk, el resultado varia un poco pero podemos decir que es un resultado bastante

acercado, se puede decir que la variación se dio por algunas pérdidas de calor ya sea por

convección o tal vez al momento de tomar las temperaturas en las caras de la placa

cilíndrica.

Referencias

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_//transporte/cond_calor/conduccion/conduccion.

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