LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

David Eduardo Vásquez Polo (1), Diana Patricia Belmonte Jiménez (2), Robespierre Sánchez Manjarrés, (3) Santiago Julio de La Hoz (4)

Coordinación Área de Física

Programa de Ingeniería Civil

Universidad del Magdalena

(1) Código: 2006215044, e-mail: quevas100@hotmail.com , (2) Código: 2006215007, e-mail: dibelji@hotmail.com , (3) Código: 2006215041, e-mail: afterclub1707@hotmail.com ,

(4) Código: 2006215019, e-mail: santiago.julio@hotmail.com

RESUMEN

En la realización de esta experiencia se pudo estudiar el enfriamiento de un cuerpo mediante la ley de enfriamiento de Newton, Utilizamos en este laboratorio un

termómetro de mercurio, al cual le sumistramos calor colocándolo en agua caliente y lo dejamos enfriar hasta que alcanzara su temperatura ambiente en un intervalo de tiempo

definido. Logrando así hacer una grafica de la temperatura en función del tiempo. Pudiendo observar que la temperatura en función del tiempo decae exponencialmente.

ABSTRAC

In conducting this experiment were able to study the cooling of a body by law cooler Newton, utilizamos in this laboratory a mercury thermometer, which you sumistramos

heat placing in hot water and leave it to cool until it reaches its temperature in a defined time interval. Achieving well make a chart of temperature as a function of time. Visitors

can observe that the temperature depending on the time decays exponentially.

PALABRAS CLAVE: Enfriamento, temperatura ambiente, convección.

KEYS WORDS: Cooler, ambient temperature, convection.

INTRODUCCIÓN

El nombre de Isaac Newton (1641-1727) es ampliamente reconocido por sus numerosas contribuciones a la ciencia. Probablemente se interesó por la temperatura, el calor y el punto de fusión de los metales motivado por su responsabilidad de supervisar la calidad de la acuñación mientras fue funcionario de la casa de la moneda de Inglaterra. Newton observó que al calentar al rojo un bloque de hierro y tras retirarlo del fuego, el bloque se enfriaba más rápidamente cuando estaba muy caliente, y más lentamente cuando su temperatura se acercaba a la temperatura del aire. Sus observaciones dieron lugar a lo que hoy conocemos con el nombre de ley de enfriamiento de Newton. La ley de enfriamiento de Newton se escribe como:

Donde la derivada de la temperatura

respecto al tiempo representa la

rapidez del enfriamiento, T es la temperatura instantánea del cuerpo, k una constante que define el ritmo de enfriamiento y To es la temperatura ambiente, que es la temperatura que alcanza el cuerpo luego de suficiente tiempo.

Nuestra tarea en este trabajo es estudiar si la mencionada ley se ajusta a La observación en el caso del enfriamiento

de un termómetro de mercurio. Si el cuerpo se enfría a partir de una temperatura Ti hasta To y la ley de Enfriamiento de un cuerpo es válida, la ecuación:

Deberá ser adecuada para representar la evolución de la temperatura, dado que esta ecuación presentada es la solución de la ecuación presentada anteriormente.

METODO EXPERIMENTAL

Para esta experiencia se utilizo un termómetro de mercurio con una escala aproximada de -15°C a 150°C. Se ato el termómetro por la parte superior y luego se ato a un soporte universal asegurándose de que estuviera bien amarrado y no se cayera. Luego se vertieron 600cc de agua en un beaker y se coloco en una estufa. Se tomo la temperatura inicial del sistema y se comparo con la temperatura del laboratorio. Se procedió a colocar el termómetro hasta la mitad del beaker con agua evitando que tocara el fondo del recipiente, se calentó el agua hasta los 100°C. Después se saco el termómetro, se seco rápidamente, se leyó una temperatura inicial colocando al mismo tiempo un cronometro a funcionar, tomando la medida de la temperatura en intervalos de 15 seg (20 medidas) para hacer una tabla de valores.

Una segunda parte del experimento fue casi lo mismo lo diferente fue que cuando el agua llegara a los 100°C se retirara el termómetro junto con el beaker de la estufa y también se midió la temperatura en intervalos de 15 seg (20 medidas) para llenar una tabla de valores.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados de esta experiencia se muestran a continuación:

Vagua = 600cc

Tagua ambiente (To) = 26°C

Tlaboratorio (To lab)= 28°C

Ti = 100°C

T = cada 15 seg

Para la parte I:

No. Intervalos t (seg) T(°C)1 0 982 15 483 30 444 45 415 60 386 75 377 90 368 105 369 120 35

10 135 3411 150 3312 165 3213 180 3214 195 3115 210 3116 225 30

17 240 3018 255 2919 270 2920 285 28

Para la parte II:

No. Intervalos t (seg) T(°C) (Ti-To)(°C)1 0 98 722 15 94 683 30 86 604 45 84 585 60 84 586 75 82 567 90 80 548 105 79 539 120 77 51

10 135 76 5011 150 73 4712 165 73 4713 180 72 4614 195 70 4415 210 70 4416 225 69 4317 240 69 4318 255 64 3819 270 64 3820 285 64 38

CONCLUSIONES

Teniendo en cuanta todo lo ocurrido en el transcurso de la realización de este laboratorio nos pudimos dar cuanta que mediante la convección con el aire la temperatura del cuerpo a utilizar que en nuestro caso fue un termómetro siempre se cumplirá la ley cero y dado una cantidad considerable de tiempo el

cuerpo estará en equilibrio térmico con el ambiente.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

"Calor y Termodinámica”. M. W. Zemansky y R. H. Dittiman. Ed. MacGraw Hill (1984).

Física". P. A. Tipler. 3ra Edición. 1er tomo. Ed. Reverté (1992).

http://www.wikipedia.com .