UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

INGENIERÍA MECÁNICA. TRANSFERENCIA DE CALOR

PRACTICA # 1 - CONDUCTIVIDAD TERMICA EN METALES

1. OBJETIVOS

Determinar experimentalmente el valor de la conductividad térmica

para el aluminio, acero y/o cobre.

2. TEORIA

La conductividad térmica, es una característica propia de cada

material, que indica la velocidad con la cual el calor se transfiere

mediante el proceso de difusión. Puesto que depende de la estructura

física de la materia a escala atómica y molecular, la conductividad

térmica esta ligada al estado de la materia, en la fase sólida, la

conductividad térmica se atribuye tanto a la interacción molecular

como a los electrones libres que se encuentran principalmente en los

metales puros. La fase sólida es susceptible de mediciones muy precisas

de la conductividad térmica, ya que no existe ningún problema con las

corrientes de convección (como ocurre con los líquidos). La

conductividad térmica para cada substancia varía con la temperatura,

razón por la cual se tabula o gráfica como función de esta última.

3. EQUIPO

Resistencia Eléctrica

Válvula reguladora

Conductímetro (Multímetro)

2 termómetros

4 termocuplas Guantes (prestar en el almacén)

Rotámetro

4. PROCEDIMIENTO

SALIDA DEL VAPOR

ROTAMETRO

ENTRADA DE AGUA FRIA

ENTRADA DEL H2O

SALIDA DEL H2O MATERIAL CUYA

CONDUCTIVIDAD DESEA DETERMINARSE

CILINDRO DE H20 Caliente

CILINDRO DE H20 Fría

TERMOPARES

VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN

AGUA FRIA

FIGURA 1. Esquema del montaje de la práctica

Después de realizar el montaje de acuerdo con la Figura 1, se arranca la

caldera dejando ligeramente abierta la válvula de salida de vapor y

cerrada la válvula de salida del agua del botellón. Cuando empieza a

fluir vapor en el cilindro de vapor, se abre la válvula de salida del agua

del botellón. Tras alcanzar el estado estable se realiza la primera

medición: temperaturas de la barra y temperatura de salida del agua.

Después de ésta medición se aumenta el caudal de agua fría y se

procede a realizar la siguiente medición.

5. DATOS Y RESULTADOS

Datos considerados constantes en la práctica:

DATO MAGNITUD UNIDAD

Area transversal

de la probeta

Distancia entre extremos de

medición en la barra

Calor específico del agua (cpA)

Densidad del agua (A)

Realice una tabla con los demás datos como se indica a continuación:

# TEMPERATURA DE LA PROBETA (°C) TEMPERATURA AGUA ESCALA

MEDICION LADO H2O

CALIENTE IN

LADO H2O FRIA

OUT

ENTRADA SALIDA ROTAMETR

O

1 2 3 ... ... 9

Realice una tabla con los siguientes resultados:

#

MEDICION

T PROBETA

(°C)

FLUJO

MASICO

AGUA (kg / s)

FLUJO DE

CALOR

(W)

k

(W/ m K)

1 2 3 ... ... 9

Grafique el flux de calor (flujo de calor por unidad de área) vs el

gradiente térmico y halle la ecuación de la línea recta que mejor se

ajusta. Haga pasar la misma gráfica por el origen (0,0) y halle la ecuación

de la línea recta que mejor se ajusta. Halle el valor promedio de k a partir

de la pendiente de las gráficas.

6. PREGUNTAS

Detalle el modelo de cálculo con las suposiciones tomadas.

Compare los resultados experimentales con el valor teórico

Detalle las causas de error en los resultados (incluyendo las

suposiciones) y como afectan estas la práctica.

Haga un análisis de resultados.