Cultura y ciencia

Experimentos de conducción de calor

Escrito por kim lewis | Traducido por claudia caceres
Experimentos de conducción de calor

Calor

La transferencia de calor de los objetos más calientes a los fríos se ha estudiado ampliamente por los científicos e ingenieros, ya que afecta a campos tan dispares como la construcción y la medicina. La transferencia de calor se produce de tres maneras principales: conducción, convección y radiación. Más de uno de estos pueden tener lugar al mismo tiempo. Para nuestros experimentos, nos concentraremos en la transferencia de calor por conducción y haremos caso omiso a otros métodos que también pueden ocurrir.

Conceptos básicos de conducción de calor

En la conducción de calor del objeto más caliente toca uno más frío directamente. Esto hace que los átomos dentro del objeto mas frío vibren de manera que colisionen con otros átomos cercanos y electrones libres. Estas vibraciones se transmiten a todas partes, lo que hace que se caliente. Los metales tienen más electrones libres que los aisladores, por lo que son muy buenos conductores de calor y electricidad. Esta es la razón por la que el asa de la plancha en una sartén se calienta más rápidamente y retiene mejor el calor que un mango de madera o de plástico. Los objetos que no conducen el calor o electricidad se conocen como aislantes.

Estrategia

No todos los metales conducen de la misma manera, al igual que algunos no-metales son mejores aislantes que otros. Para los experimentos de transferencia de calor, un enfoque común es tomar ventaja de estas propiedades diferentes mediante la comparación de diversos conductores y aisladores entre sí. Una manera consiste en fundir una sustancia en ellos. La comparación se realiza entonces mediante el registro del tiempo que se tarda para fundir la sustancia o mediante el uso de un termómetro para comparar temperaturas de fusión. Tanto el tiempo y la temperatura se pueden medir al mismo tiempo. Alternativamente, puedes renuncias a derretir cualquier material y medir las temperaturas de los elementos de calefacción directa.

Materiales

Los materiales de fusión pueden comprender algo tan simple como velas o cera de parafina. El elemento de calentamiento puede ser agua caliente, velas, un quemador de la estufa, o un plato caliente. Por el momento, un cronómetro, reloj digital o un teléfono móvil va a servir. El termómetro puede ser uno básico comprado en una farmacia. Las comparaciones pueden hacerse con artículos tales como madera, plástico, y plata, dependiendo del elemento de calefacción elegido. Por ejemplo, una cuchara de plástico puede ser de forma segura calentada en agua, pero no debe tener lugar sobre una llama abierta. Para la uniformidad, el material ideal para el calor sería varillas de iguales dimensiones que se pueden comprar en línea o en una ferretería. Ejemplos de barras apropiados sería vidrio, plástico, madera, hierro, acero, cobre, o latón.

Experimentos

Una medición directa se puede hacer poniendo cinta adhesiva a un termómetro al conductor o aislante y luego sumergir el objeto parcialmente en agua caliente. La cinta que se recomienda utilizar es eléctrica o de enmascaramiento o algo similar. Cada pocos segundos, registrar la temperatura y el tiempo. Haz una gráfica de la temperatura en función del tiempo para cada artículo y utiliza los resultados para hacer una comparación visual de la rapidez con la que cada uno de ellos se puso caliente. Otro experimento se puede realizar por fusión de la cera o parafina sobre el material de interés y luego calentarlo. Registra el tiempo y/ o temperatura que se necesita para que la cera se derrita. En lugar de fundir la cera sobre el material, se puede conectar directamente al conductor o aislante. Por ejemplo, coloca una bola de parafina por una varilla y luego caliéntala. De nuevo, registra los parámetros tales como la temperatura y el tiempo que tarda la cera para fundirse.

Advertencia

Siempre protégete mediante el uso de agarraderas o algo similar ya que los materiales se calientan. Ten cuidado al observar las debidas precauciones de seguridad alrededor de las llamas abiertas o agua caliente.

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