Fenómenos de transporte |
Conducción del calor Conducción del calor (I) Conducción del calor (II) Conducción del calor (III)
Ondas térmicas Simulación de la conducción |
Descripción | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
En esta página, se simula un experimento de medida de la conductividad térmica. Los extremos de la barra metálica se mantienen a temperaturas fijas poniéndolos en contacto con dos líquidos en ebullición, aprovechando la propiedad que tienen las sustancias de mantener invariable su temperatura mientras cambian de estado.
A partir de la medida del volumen de líquido volátil condensado durante un determinado tiempo, se obtiene el valor de la conductividad térmica de la barra metálica.
DescripciónLa ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía J (energía por unidad de área y por unidad de tiempo), y el gradiente de temperatura dT/dx. La constante de proporcionalidad K es característica del material y se denomina conductividad térmica.
La cantidad de calor Q que llega al extremo superior de la barra en el tiempo t es JSt, siendo S el área de la sección de la barra. Este calor se emplea en evaporar una masa m de líquido volátil en el tiempo t. Conocemos calor de vaporización es Lv de dicho líquido (calor necesario para pasar 1 kg de sustancia del estado líquido al estado gaseoso a la temperatura del cambio de estado). Q=m·Lv Esta masa m de líquido que se ha convertido en vapor a la temperatura TB de ebullición pasa por un tubo refrigerado con agua fría. La condensación del vapor da lugar a un volumen V=m/ρ de líquido. Siendo ρ la densidad del líquido volátil. Obtenemos finalmente, la siguiente fórmula a partir de la cual despejamos la conductividad K de la barra metálica. Datos La temperatura TA=100ºC es la temperatura de ebullición del agua contenida en el depósito inferior.
Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M.G.. Manual de Física Elemental. Editorial Mir 1975.
ActividadesSe introduce
Se pulsa el botón titulado Empieza Ejemplo Los datos relativos a una barra metálica de aluminio son:
Se elige como líquido volátil acetona
Se recoge un volumen V=0.7 litros de líquido volátil en un tiempo t=46.3 minutos. Ponemos todos estos datos en la fórmula y despejamos la conductividad térmica del aluminio Un valor próximo al dado en la tabla Barras metálicas disponibles |
Powell R. F. A realistic approach to laboratory thermal condcutivity experiments with solids. Phys. Educ. 4 (4) July 1969, pp. 199-203