Practica #12-Obtención de coeficiente térmico

1. 1
Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Mexicali
Laboratorio Integral 1
Ingeniería Química
Alumnos:
Arteaga Valenzuela Kenya
García Badillo Kurt Michael Henry
Inzunza Sánchez Azarael de Jesús
Miguel Rosas Dania Janet
Rivera Solorio Jovany Sarahy
Profesor: Norman Edilberto Rivera Pazos
Tema: Coeficiente de Conductividad
Mexicali, Baja California a 07 de Diciembre del 2017

2. 2
- Índice
Marco Teórico………………………………………………. 3 - 4
Materiales y Equipo…………………………………………. 5
Procedimiento………………………………………………… 5
Resultados…………………………………………………… 6
Análisis de Resultados……………………………………. 7
Conclusiones………………………………………………….. 8

3. 3
- Marco teórico
El coeficiente de conductividad térmica es una característica de cada
sustancia y expresa la magnitud de su capacidad de conducir el calor.
Su símbolo es la letra griega λ.
El coeficiente de conductividad térmica expresa la cantidad o flujo de
calor que pasa, por unidad de tiempo, a través de la unidad de
superficie de una muestra del material, de extensión infinita, caras
plano paralelas y espesor unidad, cuando entre sus caras se establece
una diferencia de temperaturas igual a la unidad, en condiciones
estacionarias.
Este coeficiente varía con las condiciones del material (humedad que
contiene, temperatura a la que se hace la medición), por lo que se fijan
condiciones para hacerlo, generalmente para material seco y 15 °C
(temperatura media de trabajo de los materiales de construcción) y en
otras ocasiones, 300 K (26,84 °C).
La conductividad térmica es una propiedad física que describe la
capacidad de un material de transferir calor por conducción, esto es,
por contacto directo y sin intercambio de materia. Es una magnitud
intensiva que no depende de la cantidad de materia. La propiedad
inversa es la resistividad térmica.
La energía térmica siempre fluye de forma espontánea de mayor a
menor concentración, esto es, de caliente a frío. Esto implica que la
transmisión de calor por conducción se da de un cuerpo a otro que
está a menor temperatura o entre zonas de un mismo material pero
con temperatura diferente.

4. 4
Descripción y características
Las partículas que forman un objeto, como sus moléculas, con alta
energía térmica se mueven más rápido que las de un objeto con
menor energía térmica, en otras palabras, cuánto más caliente está un
objeto más energía cinética tienen los átomos y moléculas que lo
forman.
Cuándo las moléculas de una parte del objeto se calientan, pueden
moverse y chocar entre sí transfiriendo la energía térmica a otras
moléculas del objeto. En el caso de los sólidos, cuándo se calientan
sus partículas vibran más rápido haciendo que las partículas
adyacentes vibren también más rápido al transferir el calor. La
partícula que transfiere la energía se enfría y su movimiento se hace
más lento, y la partícula que absorbe la energía se calienta y se
mueve o vibra más rápido. Esto continúa hasta que el objeto alcanza
el equilibrio térmico.
La tasa de transferencia de calor que un objeto realiza por conducción
es lo que mide la conductividad térmica. Un objeto con baja
conductividad transfiere menos calor que un objeto con alta
conductividad. Debido a esta propiedad, algunos materiales se utilizan
como aislantes térmicos mientras que otros se utilizan en aplicaciones
que requieren una alta transferencia de calor. De forma general, los
sólidos tienen una conductividad térmica mayor que gases y líquidos.
La conducción de calor en los metales se produce principalmente por
movimiento de electrones y en menor medida por vibración molecular.
La transferencia por el movimiento de electrones es mucho más
eficiente y por eso los metales son generalmente mejores conductores
térmicos que los materiales no metálicos.

5. 5
- Materiales, equipos y sustancias.
Cantidad Material Características
Hielo
1 Tubo de Bronce Altura de 10 cm y
diámetro de 2.5 cm
1 Termómetro
1 Guantes Asbesto
1 Mechero
1 Rejilla de Asbesto
2 Soporte Universal
-Procedimiento
1. Dejamos el mechero a una llama estable.
2. Colocamos un pedazo de hielo (17 gramos) y tomamos el tiempo que tardo
en derretirse por completo para poder calcular la velocidad de transferencia
de calor.
3. Tomamos la temperatura del hielo en cuanto se coloca en contacto sobre
el fuego y cuando se ha derretido por completo para la diferencia de
temperaturas.
4. Una vez calculada la velocidad de transferencia de calor, colocamos la
barra de metal a la misma distancia que fue colocado el hilo y se calienta
por el mismo periodo de tiempo que tardo el hielo en derretirse.
5. Justo antes de retirar la barra se temperatura del área transversal inferior y
superior
Nota: antes de calentar la barra se deben medir diámetro, longitud y
calcular área

6. 6
- Resultados
Datos 𝑄 =
𝑚𝐶𝑝  𝑇
𝑡
m= 22x10^-3 kg
Cp=2090 J/kg
D=2.5 cm 𝑄 = 𝐾𝐴
 𝑇
 𝑥
A=0.00049087 m²
t = 83 Seg
Temperaturas Hielo 𝑄 =
22𝑥10−3 𝑘𝑔 (2090 𝐽)(74.6 𝐶)
83 𝑆𝐸𝐺
= 41.32666𝑤
T1= -1.2 ◦C
T2=73.4 ◦C
Temperaturas
tubo de bronce 𝐾 =
41.3266 𝑤(0.1𝑚)
(0.00049087𝑚2)(70 𝐶)
= 120.27
𝑤
𝑚 𝐶
T1= 130◦C
T2=60 ◦C

7. 7
Análisis
Al tener el valor de la conductividad térmica en base a nuestros datos
experimentales y haciendo una comparación contra los datos
bibliográficos sobre la conductividad térmica del bronce podemos
apreciar se encuentra dentro del margen de 116- 186.

8. 8
Conclusiones
En esta práctica nos dimos cuenta de cómo puede variar el coeficiente
de conductividad térmica no solo de cualquiera de las variables, sino
también del diámetro uniforme y también del lugar donde fuese
sostenida la barra. En nuestro primer intento calentamos una barra de
bronce que variaba su diámetro en el centro y en los extremos,
además la teníamos sostenida del centro y las pinzas retenían mas el
calor en esa zona, todo eso influyó mucho en el resultado.