Reporte de practica #12 Ley de Fourier

1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI
INGENIERIA QUIMICA
LABORATORIO INTEGRAL I
UNIDAD IV
REPORTE PRACTICA #12
LEY DE FOURIER
Integrantes:
Aranda Ramírez Eva L.
Cruz Rivera Laura A.
Ceceña Rodríguez Karla A.
Arredondo Juárez Edith A.
Rojas García Tania Y.
Rolón Correa Beyda
Profesor:
Rivera Pazos Norman Edilberto
MEXICALI 1 DE JUNIO 2018

2. Índice
1. Objetivo
2. Marco teórico
3. Material y Equipo
4. Procedimiento
5. Resultados y estimaciones
6. Incidencias
7. Evidencia
8. Conclusiones
9. Bibliografía

3. Objetivo
Determinación experimental de un coeficiente de conductividad térmica (k) de un metal.
Marco Teórico
Conducción de Calor:
La conducción de calor o transferencia de energía en forma de calor por conducción es un proceso de
transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el
calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está en contacto con el
primero. La propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la
conductividad térmica. La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la
capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
Conductividad Térmica:
La conductividad térmica es una propiedad física que tienen los materiales y que les permite transferir la
energía cinética de sus moléculas a otras adyacentes, o lo que es lo mismo, la capacidad que tienen para
transferir el calor. Se trata de una magnitud intensiva. Una magnitud intensiva es aquella que no depende de la
cantidad de moléculas que tiene un cuerpo o sistema. Su magnitud inversa es la resistencia térmica, que se
define como la capacidad que tienen los materiales de bloquear la transferencia de calor.
Ley de Fourier:
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:
Donde el primer miembro es el flujo de calor que atraviesa el área A en la dirección X, k es la constante de
proporcionalidad llamada conductividad térmica, T es la temperatura en Kelvin y t es el
tiempo en segundos.
La conductividad térmica es una propiedad específica de cada material. Indica
la capacidad de conducir el calor a través de ellos y depende de la temperatura a la que se encuentre el material,
es elevada en metales y baja en gases y en materiales iónicos y covalentes.

4. Material y Equipo
Cantidad Nombre Observaciones
1 Termómetro infrarrojo
1 Tubo de aluminio
1 Cinta métrica
Guantes de asbesto
1 Mechero
1 Tubo de bronce
1 Soportes universales
1 Pinzas 3 dedos
Procedimiento
1. Limpiar los materiales a utilizar.
2. Envolver el tubo de bronce en fibra de vidrio y colocarlo en vertical con el soporte y pinzas.
3. Conectar el mechero y prenderlo.
4. Colocar la llama abajo del tubo de bronce sin que este toque el tubo.
5. Con el termómetro tomar las temperaturas y ya que este deje de subir, anotar las temperaturas obtenidas.
6. Calcular el calor.
7. Colocar el tubo de aluminio arriba del tubo de bronce y esperar a que el calor se equilibre.
8. Tomar las temperaturas del tubo de aluminio para calcular el coeficiente de calor por conducción.
Resultados y Estimaciones
Para hacer los cálculos de calor se utilizó la siguiente formula:
𝑞 = −𝑘 ∗ 𝐴 ∗
∆𝑇
∆𝑥
Considerando los siguientes datos (se agrego k del aluminio como referencia):
Se calculo el flujo de calor en la pieza de bronce y se consideraron una constante de conductividad mínima, una
máxima y el promedio de ambas:
Bronce 0.025 0.1 116-186 0.000491
Aluminio 0.019 0.081 209 0.000284
Diametro (m)
±0.005
Material
Longitud (m)
±0.005
k
(W/mK)
Area
(m^2)
Bronce 81.6 67.6 116 7.97181
Bronce 81.6 67.6 186 12.7824
Bronce 81.6 67.6 151 10.3771
T1 (°C)
±0.05
T2 (°C)
±0.05
k
(W/mK)
q (W)Material

5. Ya que se considera un flujo de calor constante, se despejo la constante de conductividad, obteniendo:
k =
−𝑞
𝐴 ∗
∆𝑇
∆𝑥
Utilizando los tres flujos de calor obtenidos:
Incidencias
1.- El primer error fue la ubicación en donde se realizaría la práctica, debido al aire acondicionado que se
encuentra justo aun lado de la mesa donde se trabajaría.
Solución: Debido a que solo dos equipos se encontraban realizando la practica el cambiarnos a otra mesa fue la
solución más rápida ya que había varias desocupadas.
2.- La segunda incidencia fue que una de las llaves del gas no servía, pero al no saber esto se pensó que no
había gas. Para comprobarlo se abrió otra llave de donde efectivamente si salió gas, lo único que se hizo fue
conectar la manguera del mechero a la segunda llave.
3.- La principal idea de colocar la barra de cobre sobre el mechero fue pararla sobre una tela de asbesto para que
de esta forma el calor se transmitiera por radiación. Sin embargo, era necesario medir la temperatura de la parte
superior, así como de la parte inferior por lo que la tela de asbesto no nos permitía realizar esta tarea.
Aluminio 71.5 51.3 7.97181 112.744
Aluminio 70 51.4 7.97181 122.442
Aluminio 68.6 52.9 7.97181 145.059
Aluminio 68.4 54.7 7.97181 166.235
Aluminio 69.5 55 7.97181 157.064
Material
T1 (°C)
±0.05
T2 (°C)
±0.05
q (W)
k
(W/m°C)
Aluminio 71.5 51.3 12.7824 180.779
Aluminio 70 51.4 12.7824 196.33
Aluminio 68.6 52.9 12.7824 232.594
Aluminio 68.4 54.7 12.7824 266.55
Aluminio 69.5 55 12.7824 251.844
Material
T1 (°C)
±0.05
T2 (°C)
±0.05
q (W)
k
(W/m°C)
Aluminio 71.5 51.3 10.3771 146.761
Aluminio 70 51.4 10.3771 159.386
Aluminio 68.6 52.9 10.3771 188.827
Aluminio 68.4 54.7 10.3771 216.393
Aluminio 69.5 55 10.3771 204.454
T1 (°C)
±0.05
T2 (°C)
±0.05
q (W)
k
(W/m°C)
Material

6. Solución: Sostener la barra de cobre con unas pinzas para que de esta manera la radiación afectara directamente
a la barra.
4.- Uno de los puntos de la práctica era colocar encima de la barra de cobre una barra de aluminio y que esta se
calentara mediante conducción, la idea fue parar la barra de aluminio encima de la de cobre. Esta idea funciono
por unos minutos, pero sin embargo la pinza no soporto el peso de las dos barras y se cayó tumbando hasta el
mechero. Ya que fue peligro y pudo causar un accidente por lo caliente de las barras no se podía simplemente
volver a poner como estaban. Se pudo ver que no era el peso de las barras lo que ocasionó que estas se cayeran
si no que la pinza no apretaba de una manera correcta a la barra de cobre. Así que para solucionar esto se pensó
en ponerse papel, papel de aluminio o un cubrebocas, de esta manera se optó por el cubrebocas. Una vez puesto
el cubrebocas y verificando que la barra quedara bien sujeta se volvió a inicial la práctica, pero este se empezó a
quemar por la flama así que solo se disminuyó la intensidad de esta y se continuo con la practica un momento
después se recordó que al poner la otra barra simplemente parada era peligroso porque podía caer, nuevamente
se tuvo que apagar todo para pensar como poner la otra barra encima de una manera más segura.
Solución: Agarrar la barra de aluminio con otra pinza para no ocasionar ningún accidente ni error.
Evidencias
Conclusión
Hubo ciertos errores en la temperatura de la barra, pero creemos que el error fue la manera de utilizar el
termómetro infrarrojo, después de varios intentos logramos encontrar el punto en el cual podríamos medir la
temperatura.

7. Bibliografía
https://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calor
http://tukimica.blogspot.mx/2013/05/fourier-y-el-calor.html