Curvas de enfriamiento – aislamiento térmico, ley de enfriamiento de Newton y solidificación
FísicaFísica térmica y gasesEdades 17–18
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Inicia sesión para usarUna práctica virtual que registra la temperatura frente al tiempo. A: un vaso de agua caliente envuelto en algodón, plástico de burbujas, papel de periódico, fieltro o poliestireno con el número de capas que elijas, con o sin tapa, y con la superficie exterior negra, blanca o brillante; lee el termómetro cada 30 s durante 20 minutos, dibuja las curvas de enfriamiento y ajusta T − Tₐ = (T₀ − Tₐ)e^(−t/τ) para comparar los aislantes por su constante de tiempo τ. B: curvas de enfriamiento del ácido esteárico, el salol y la parafina en un tubo de ensayo, con un tramo horizontal en el punto de solidificación y una estimación del calor latente específico de fusión.
Lección: Aislamiento térmico, ley de enfriamiento de Newton, curvas de enfriamiento y calor latente específico
Qué muestra
Un objeto caliente pierde energía más deprisa cuanto mayor es la diferencia de temperatura con su entorno. Si la potencia perdida es proporcional a esa diferencia, la diferencia de temperatura disminuye de forma exponencial: es la ley de enfriamiento de Newton, con una constante de tiempo τ mayor cuanto mejor es el aislamiento. Los aislantes atrapan aire, que conduce mal el calor, y una tapa evita la evaporación y la convección en la superficie. Cuando un líquido puro se solidifica, su temperatura no cambia porque se libera calor latente al unirse las partículas en un sólido.
Cómo usarla
En A. Vaso y aislamiento, elige Envolver el vaso con, Capas, Superficie exterior y Tapa, y pulsa Empezar; se toma una lectura cada 30 s. Pulsa Nueva medida para probar otro montaje y usa Gráfica para pasar de las curvas de enfriamiento a ln(T − Tₐ) frente al tiempo o a la rapidez de enfriamiento frente a T − Tₐ. En B. Curva de enfriamiento de una sustancia pura, elige la Sustancia y la Masa y pulsa Empezar para ver el tramo horizontal.
Parámetros que puedes cambiar
- Experimento A. Vaso y aislamiento, B. Curva de enfriamiento de una sustancia pura
- Material aislante Sin aislante, Algodón, Plástico de burbujas, Papel de periódico, Fieltro, Poliestireno
- Número de capas 1–5
- Con tapa
- Superficie exterior Tal cual, Pintura negra mate, Pintura blanca, Papel de aluminio brillante
- Temperatura inicial del agua 50–95 °C
- Temperatura ambiente 10–30 °C
- Sustancia en el tubo Ácido esteárico, Salol, Parafina
- Masa de sustancia 5–25 g
- Se enfría en Aire, Vaso de agua
Preguntas para explorar
- ¿Qué variables debes mantener iguales para comparar los aislantes de forma justa?
- ¿Por qué una tapa reduce el enfriamiento mucho más que una capa de papel de periódico?
- ¿Por qué la temperatura del ácido esteárico se queda en unos 69 °C mientras se solidifica?
