PRÁCTICA DE FOURIER

 La conducción es una de las formas en que la energía viaja en la materia. El transporte de energía se realiza entre puntos próximos, pasando de molécula a molécula o de átomo a átomo, como consecuencia de su agitación térmica. Las partículas que tienen más energía (las de la zona caliente) chocan y empujan a sus vecinas, que empiezan a moverse más rápidamente y empujan, a su vez, a las siguientes. De esta forma el movimiento de las partículas se transmite y el efecto macroscópico es un aumento progresivo de la temperatura en puntos cada vez más alejados del inicialmente caliente.

Material: 

- Pieza con diferentes metales unidos en el centro 

- Soporte, nuez y pinza 

- Mechero 

- Fósforos 

Procedimiento:

Se utiliza la pieza formada por varillas de varios metales insertadas en un disco metálico (ver figura) y  una cabeza de fósforo en el extremo de cada varilla (ver foto). Después se calienta con fuego suave el disco central. Hay que observar en qué orden aumenta la temperatura en el extremo de las barras de metal (cobre, aluminio, latón y hierro) lo suficiente como  para inflamar el fósforo.

Se prueba experimentalmente que la cantidad de calor Q que se transmite experimentalmente en un tiempo t entre dos secciones rectas del cuerpo cuyas temperaturas permanecen constantes teniendo de área S y separadas una distancia x cuando existe una diferencia de temperatura T, viene dada por:

Q=- K S t T/x

Donde K es la conductividad térmica.

📘 Problema para casa: Conductividad térmica de distintos metales

En el laboratorio se realiza una experiencia para estudiar la conducción del calor en sólidos.
Se utiliza una pieza formada por cuatro varillas metálicas (cobre, aluminio, latón y hierro), todas ellas unidas a un disco metálico central que se calienta suavemente con un mechero.

En el extremo libre de cada varilla se coloca una cabeza de fósforo, que se inflama cuando alcanza una temperatura de 240 ºC
El disco central se mantiene a una temperatura constante de 300 ºC, mientras que inicialmente todo el sistema se encuentra a 20 ºC.

Todas las varillas tienen:

• Longitud: x=0,20 m

• Sección transversal: S=0,0001 m2

Se observa experimentalmente que la energía necesaria para inflamar la cabeza del fósforo es aproximadamente la misma en todos los casos y vale: $$Q=120\text{J}$$

Los tiempos medidos para que se inflame el fósforo en cada varilla son los siguientes:

Metal	Tiempo $t$
Cobre	6 min
Aluminio	10 min
Latón	18 min
Hierro	35 min

✏️ Cuestiones

1. Escribe la ley de Fourier de la conducción térmica y despeja la conductividad térmica $K$.

2. Calcula la conductividad térmica de cada uno de los metales, expresando el resultado en
   $\text{W·m}^{-1}\text{·K}^{-1}$.

3. Ordena los metales de mayor a menor conductividad térmica.

ORIGEN DE LA ESCALA KELVIN

ESCALA KELVIN

 El Kelvin es la unidad de medida de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Fue nombrado en honor al físico británico William Thomson, también conocido como Lord Kelvin, quien realizó importantes contribuciones en el campo de la termodinámica.

El desarrollo histórico del Kelvin se remonta al siglo XIX, cuando los científicos estaban buscando una escala de temperatura absoluta. Lord Kelvin propuso una escala basada en el concepto de cero absoluto, la temperatura más baja posible, donde las partículas no tienen movimiento térmico. Esta escala se conoce como la escala Kelvin.

En 1848, Lord Kelvin propuso una escala de temperatura basada en el punto de congelación del agua y el punto de ebullición del agua. Estableció que el cero absoluto corresponde a -273.15 grados Celsius. Esta escala fue adoptada gradualmente por la comunidad científica y se convirtió en la base para la medición de la temperatura en el SI.

En 1954, la 10ª Conferencia General de Pesas y Medidas definió oficialmente el Kelvin como la unidad de temperatura en el SI. Se definió como la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua, que es el punto en el que coexisten las tres fases del agua: sólido, líquido y gas.

Desde entonces, el Kelvin se ha utilizado ampliamente en la ciencia y la tecnología, especialmente en campos como la física, la química y la ingeniería. Es una escala absoluta que no tiene valores negativos y se utiliza para medir temperaturas extremadamente bajas, como las del espacio exterior, así como temperaturas muy altas, como las del interior de las estrellas.

En resumen, el desarrollo histórico del Kelvin como unidad de medida de temperatura se remonta al siglo XIX, cuando Lord Kelvin propuso una escala basada en el cero absoluto. Esta escala se adoptó gradualmente y se definió oficialmente en 1954 como la unidad de temperatura en el SI. El Kelvin se utiliza ampliamente en la ciencia y la tecnología para medir temperaturas extremas.

PRECURSORES DE LA ESCALA KELVIN

Durante el siglo XVIII, se desarrollaron múltiples escalas de temperatura,^[

( especialmente Fahrenheit y centígrados (más tarde Celsius). Estas escalas eran anteriores a gran parte de la ciencia moderna de la termodinámica, incluyendo la teoría atómica y la teoría cinética de los gases que sustentan el concepto de cero absoluto. En su lugar, eligieron puntos definitorios dentro del rango de la experiencia humana que podían reproducirse fácilmente y con una precisión razonable, pero que carecían de cualquier significado profundo en la física térmica. En el caso de la escala Celsius (y de las desaparecidas escala de Newton y escala de Réaumur), el punto de fusión del agua sirvió como punto de partida, definiéndose Celsius, desde la década de 1740 hasta la de 1940, calibrando un termómetro de forma que

• El punto de congelación del agua es 0 grados.
• El punto de ebullición del agua es de 100 grados.

Esta definición supone agua pura a una presión específica elegida para aproximarse a la presión natural del aire a nivel del mar. Así, un incremento de 1 °C equivale a 1100 de la diferencia de temperatura entre los puntos de fusión y ebullición. Este intervalo de temperatura se convertiría en el patrón del kelvin.

Simulacro examen 2025-2026 

INTELENCIA ARTIFICIAL

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ENCUESTA PLAN DE SALUD DEL IES SANTA CLARA

 Evaluación inicial A . : Rellenar formulario

PRÁCTICA DE LABORATORIO. CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO DEL AIRE

 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE SUSTENTACIÓN

La fuerza de sustentación se expresa en la forma

FD= CL A ρ v²                                               (1)

Siendo CL el coeficiente de sustentación, que es diferente para cada superficie de contacto, A el área proyectada del objeto paralela al flujo, ρ la densidad del fluido y v la rapidez del objeto en el fluido (Mott, 2006)[1]

La densidad del fluido (ρ) es un parámetro que depende de la humedad relativa del ambiente (%), de la altitud sobre el mar del lugar donde es realizado el experimento (m), de la presión barométrica (hPa) y sobre todo de la temperatura (ºC). Por ello, se han mantenido constantes al realizar todas las mediciones en una clase, con el fin de obtener la magnitud más real del coeficiente.

En aire, la fuerza de sustentación se puede igualar al peso, quedando así:

mg=  CL A ρ v²                                               (2)

 Área proyectada del objeto

El área es algún área característica del cuerpo. El área relevante al considerar la fuerza de sustentación es la superficie transversal máxima o área proyectada del cuerpo.

En el caso de la esfera, el cilindro y el cono (tres de las formas que se van a estudiar en este experimento) el área proyectada es el área de un círculo. En el cubo resulta ser la de un cuadrado y en el tetraedro la de un triángulo.

Velocidad límite

En el aire, la fuerza de sustentación es proporcional al cuadrado de la velocidad. La velocidad terminal o límite, la cual es la velocidad constante que alcanza el cuerpo, es decir, realiza un m.r.u. v=x/t

Gravitación