Laboratorio Integral - Determinar de forma experimental el valor del coeficiente térmico

1. Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Mexicali
Materia: Laboratorio Integral I
Profesor: Rivera Pasos Norman Edilberto
Práctica # 9: Determinar de forma experimental el valor del
coeficiente térmico.
Integrantes:
Gamboa Coronel Joel
Espinoza García Jorge Armando
Medina Padilla Sarah Elizabeth
Sandoval Hernández Diana
Carrera: Ing. Química
Mexicali B.C. A 25 de Abril del 2017.

2. Título: Determinar de forma experimental el valor del coeficiente térmico.
Objetivo: calcular el valor el valor del coeficiente térmico.
Objetivos específicos:
 Calcular el flujo de calor utilizando k del aluminio teórica
 Calcular k del bronce despejándola de la ley de Fourier y utilizando el flujo de
calor ya calculado anteriormente.
Marco teórico.
Ley de Fourier
Esta ley nos permite cuantificar el flujo de Calor conducido a partir del conocimiento
de la distribución de la temperatura en el medio.
El flujo de calor entre dos cuerpos es directamente proporcional a la diferencia de
temperatura entre ambos, y solo puede ir en un sentido: el calor sólo puede fluir del
cuerpo más caliente hacia el más frío. Las trayectorias mecánicas, por el contrario,
son reversibles: siempre puede imaginarse el proceso inverso. En su Teoría
Analítica del Calor, Fourier dice: “Hay una variedad de fenómenos que no se
producen por fuerzas mecánicas, sino que resultan exclusivamente de la presencia
y acumulación del calor. Esta parte de la Filosofía Natural no puede explicarse bajo
las teorías dinámicas, sino que posee principios suyos particulares, utilizando un
método similar a las otras ciencias.
Existirá un flujo de calor desde el foco caliente al foco frío (T2 > T1). Si mantenemos
constante la temperatura de los focos, se alcanzará un régimen estacionario.
Experimentalmente se encuentra que la densidad de flujo de calor a través de
cualquier plano perpendicular al eje z es proporcional al gradiente de temperatura.

3. Existirá un flujo de calor desde el superficie caliente a la superficie fría (T2 > T1). Si
mantenemos constante la temperatura de los focos, se alcanzará un régimen
estacionario. Experimentalmente se encuentra que la densidad de flujo de calor a
través de cualquier plano perpendicular al eje z es proporcional al gradiente de
temperatura.

4. Materiales.
 Soporte universal
 Pinzas de dos dedos
 Mechero de Bunsen
 Manguera de látex
 Termómetro infrarrojo
 Algodón (aislante)
 Papel aluminio
 Barra de bronce
 Barra de aluminio
Procedimiento.
1. Medir la longitud de la barra a utilizar
2. Aislar la barra a utilizar con algodón y recubriendo con papel aluminio para evitar
accidentes.
3. Colocar en el soporte universal la barra a utilizar sujetada con las pinzas.
4. En la parte inferior prendemos el mechero a una flama constante y no tan grande.
5. Tomar las temperaturas de las caras inferior y superior de la barra a utilizar hasta
que los valores se mantengan constantes.
6. Hacerlo unas 2 o 3 veces para estar seguro que el flujo de calor sea constante.
7. Repetir los pasos del 1 al 6 con la otra barra.
Cálculos y resultados.
Barra de Aluminio
T1= 64.28 °C
T2= 37.6 °C q= 21955.4167 W/m2
x= 0.288 m
k= 237 W/(m°C)

5. Barra de Bronce
T1= 63.8 °C k= 105.940214 W/(m°C)
T2= 43.2 °C
x= 0.0994 m
Análisis:
Para determinar en forma experimental k se utilizó la ley de Fourier y suponiendo
que las condiciones eran las mismas primero se calentó el tubo de aluminio para
calcular el flujo de calor y así después calentamos el tubo de bronce y con las
temperaturas y el flujo de calor se calculó la k del bronce.
Se eligió el material de bronce debido a que se encontró en la bibliografía la k este
material y así tener un valor de referencia para poder comparar los resultados
obtenidos.

6. Conclusión.
La k del bronce que se obtuvo fue de 110 (W/(m·K)) y la teórica es de 116-186
(W/(m·K)) por lo cual consideramos que la variación del valor real de k al valor
teórico fue debido a las corrientes de aire hacían que se moviera la flama afectando
así el flujo de calor y a los errores en las mediciones de la temperatura. Por ende
concluimos que el resultado calculado se acerca al valor teórico.
Bibliografía.
Recuperado de: http://procesosbio.wikispaces.com/Ley+de+Fourier
Recuperado de:
http://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Quimica/PropiedadesTermi
cas.asp