El documento describe un experimento para analizar la capacidad de conducción del calor en diferentes metales. Se usaron alambres de cobre y acero, enrollados con plastilina. Al calentar los extremos enrollados, la plastilina se fundió más rápido en el alambre de cobre, indicando que es un mejor conductor del calor que el acero. El documento también explica los mecanismos de conducción térmica en los metales y define conceptos como corriente de calor y conductividad térmica.

1. ERICK CONDE
PARALEO 4
OBJETIVOS
Analizar la capacidad de conductividad del calor de diferentes metales.
RESUMEN
Se procede a pegar un pedazo de papel como también enrollar un hilo de
coser alrededor de una lata, además colocaremos trozos de plastilina sobre
dos alambres que en nuestra práctica será de acero y cobre.
Todas las observaciones las anotaremos en el informe de esta práctica.
INTRODUCCIÓN
Si sujetamos el extremo de una varilla de cobre y colocamos el otro en una
flama, el extremo que sostenemos se calienta más y más, aunque no este en
contacto directo con la flama. E l calor llega al extremo más frío por
conducción a través del material. En el nivel atómico, los átomos de las
regiones más calientes tienen más energía cinética, en promedio, que sus
vecinos más fríos, así que empujan a sus vecinos, continuando así a través
del material. Los átomos en si no se mueven de una región del material a
otra, pero su energía si.
La mayor parte de los metales usa otro mecanismo más eficaz para conducir
calor. Dentro del metal, algunos electrones pueden abandonar sus átomos
originales y vagar por la red cristalina. Estos electrones “libres” pueden
llevar energía rápidamente de las regiones más calientes del metal a las más
frías, y es por ello que los metales generalmente son buenos conductores
del calor. Una varilla metálica a 20ºC se siente mas fría que un trozo de
madera a 20ºC porque el calor puede fluir mas fácilmente de la mano al
metal. L a presencia de electrones “libres” también hace que los metales en
general sean buenos conductores eléctricos.

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Sólo hay transferencia de calor entre regiones que están a diferentes
temperaturas, y la dirección de flujo siempre es de la temperatura más alta
a la más baja. La figura muestra una varilla de material conductor con área
transversal A y longitud L. El extremo izquierdo se mantiene a una
temperatura Tc, y el derecho, a una temperatura Tf, así que fluye calor de
izquierda a derecha. Los costados de la varilla están cubiertos con un
aislante ideal, así que no hay transferencia de calor por los dos lados.
Si se transfiere una cantidad de calor dQ por la varilla en un tiempo dt, la
razón de flujo de calor es dQ/dt. Llamamos a ésta corriente de calor,
denotada por H. Es decir, H = dQ/dt. Se observa experimental que la
corriente de calor es proporcional al área transversal A de la varilla y la
diferencia de temperatura (Tc – Tf), e inversamente proporcional a la
longitud de la varilla L. Introduciendo una constante de proporcionalidad k
llamada conductividad térmica del material, tenemos
La cantidad de calor (Tc – Tf)/L es la diferencia de temperatura por unidad
de longitud, llamada gradiente de temperatura. El valor numérico de k
depende del material.
Los materiales con k grande son buenos conductores del calor; aquella con
pequeña k son malos conductores o aislantes. La ecuación también de la
corriente de calor que pasa a través de una plancha o por cualquier cuerpo
homogéneo con área transversal A uniforme y perpendicular a la dirección
de flujo; L es la longitud del camino de flujo del calor.
Las unidades de corriente de calor H son unidades de energía por tiempo, o
sea, potencia; la unidad SI de corriente de calor es el watt (1 W = 1 J/s).
Podemos determinar las unidades de k despejándola de la ecuación dando
como resultado W/m k

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Equipo
• Cámara de medición térmica
• Lata metálica
• Hilo
• Pedacitos de papel
• Alambres de hierro y cobre de 20 cm. de longitud y 1mm de diámetro
• Plastilina
• Vela
• Fósforos
a) Conductividad del calor
Pegar un pedacito de papel sobre una lata y enrollar en ella un hilo de
coser.
Acercar un fósforo encendido al papel y al hilo (figura 1). Registre
sus observaciones en el informe de esta práctica.
Figura 1
b) Conductividad de diferentes metales
Enrolle los alambres de hierro y cobre por uno de sus extremos, como
muestra la figura 2. Coloque pequeños trozos de plastilina a lo largo
de los extremos libres de los alambres de hierro y cobre.
Caliente con una flama la parte enrollada de los alambres. El calor se
transmitirá, por conducción, a lo largo de los hilos metálicos,
produciendo la fusión de la plastilina.
Registre sus observaciones en el informe de esta práctica.

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Figura 2
c) Demostración de la conductividad térmica usando el
método de placa simple
Se anexa a la cámara térmica los instrumentos señalados (figura 3.)
Registre sus observaciones en el informe de esta práctica.
Figura 3
RESULTADOS
En la primera parte practica tomamos una lata y procedimos a pegar un
pedazo de papel sobre el y notamos que aquel papel no se quemaba a pesar
que el fuego se lo colocaba de manera que este en contacto directo con el
papel, así mismo enrollamos hilo alrededor de la lata y realizamos el mismo
procedimiento y nuevamente pudimos observar que el hilo no se quemaba
En la segunda parte de la práctica donde consistió en enrollar un par de
alambres de distinto metal pudimos notar que la plastilina que se colocó
sobre estos comenzó a derretirse, mas rápidamente en uno de los alambres
que en este caso fue el cobre.

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DISCUSIÓN
Al momento de realizar la primera parte de la práctica debemos tener en
cuenta que los dos alambres tengan igual diámetro y longitud como además
que estén bien enrollado el uno con el otro para que la misma cantidad de
calor fluya a través de ellos, otro punto muy importante es que el diámetro
de los alambres sea preferiblemente de 1 mm para que podamos notar en
cual alambre el trozo de plastilina se derrite mas rápido Esto se debe a que
el calor se transmitirá por conducción a lo largo de los metales, fundiéndose
la plastilina primeramente en el mejor conductor del calor que en este caso
fue el cobre, que es propiedad física de cada metal.
La manera correcta de realizar la segunda parte de la práctica, es que al
momento de pegar el trozo de papel alrededor de la lata debíamos
asegurarnos que esté lo mas junto posible, es decir que no existan espacios
entre el papel y la lata, así mismo con el hilo, no debe existir espacio alguno
entre la lata y el hilo, así mismo las tiras de hilos deben estar lo mas juntas
posibles, o si no tanto el papel como el hilo se quemaran.
La explicación del el porqué estos dos materiales no se queman se debe a
que la lata absorbe el exceso de calor y no deja que los dos materiales
alcancen una temperatura a la que pueda inflamarse, aún si las llamas lo
tocan.
CONCLUSIÓN
Podemos concluir que en el caso de los metales cada uno de estos posee un
distinto grado de conductividad térmica, es decir que el calor fluye con más
rapidez en ciertos metales.

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ANEXOS
Observaciones y datos
a) Conductividad de calor
Se pudo observar que tanto el hilo como el papel no se inflamaron.
b) Conductividad de diferentes metales
Pudimos notar que la plastilina que se encontraba sobre el cobre se
fundió con mayor rapidez que el que se encontraba sobre el alambre de
acero.
Análisis
a) ¿Por qué el papel y el hilo tiene el comportamiento observado?
Se debe a que la lata absorbe el exceso de calor y no deja que los dos
materiales alcancen una temperatura a la que pueda inflamarse, aún si las
llamas lo tocan.
b) ¿Qué ocurriría si el papel y el hilo se enrolla alrededor de un
pedazo de madera? Explique.
Si se enrolla sobre madera el papel y el hilo se quemarían, debido a que
no posee un alto grado de conductividad térmica, y parte de este calor
se transmitirá al hilo y al papel produciendo que estos dos se quemen.
c) ¿Cuál de los dos metales utilizados tiene el mayor coeficiente de
conductividad térmica?
El cobre tiene mayor conductividad térmica (372,1-385,2) W/(m·K), y es
por eso que en nuestra práctica la plastilina que estaba sobre este metal
se derritió mas rápido que en el que estaba sobre el de acero (47-58)
W/(m·K)

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d) Un bloque de metal y uno de madera se encuentra a 10ºC. ¿Por
qué al tocar los dos bloques, el de metal parece más frío que el
de madera?
Se debe a que estos dos cuerpos tienen distinto coeficiente de
conductividad térmica y es por eso que al tocar un pedazo de metal y un
pedazo de madera, se siente más frío el metal, pero en realidad lo que
pasa es que este absorbe calor más rápido que la madera y da la
sensación de estar más frío.
e) Los británicos utilizan una unidad de calor denominada Btu. En el
comercio se venden acondicionadores de 12000 Btu. ¿Es correcta
esta expresión.
No es correcto debido a que el BTU representa la cantidad de energía
que se requiere para elevar un grado Fahrenheit la temperatura de
una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.
BIBLIOGRAFÍA
-Serway. Tomo 1
-Guía de Laboratorio de Física B
-M. Zemansky, Calor y termodinámica (Aguilar, Madrid, 1973).
-J.E. Fernández y E. Galloni, Trabajos prácticos de Física
-SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta Edición. Editorial McGraw-Hill, 1996.

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FOTOS DE LA PRÁCTICA
Podemos notar que tanto el hilo como el papel no se inflaman debido a que la
lata absorbe la mayor parte del calor permitiendo asi que no se queme el
papel ni el hilo
Se puede observar que en el alambre de cobre la plastilina se funde con
mayor rapidez que en el alambre de acero

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