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.