Conducción del calor (I)

 

Ley de Fourier

 

Actividades

En este programa, estudiaremos la conducción del calor a lo largo de una barra metálica cuyos extremos están conectados a dos focos de calor que tienen distintas temperaturas. Observaremos la evolución de la temperatura de cada punto de la barra a medida que transcurre el tiempo.

Examinaremos los factores que determinan la conducción del calor a lo largo de una barra metálica, probando barras de distintos materiales, con distintas temperaturas fijas de los extremos e inicial de la barra.

  • Se selecciona en el control selección el Metal de la barra. Las unidades de las magnitudes están expresadas en el Sistema Internacional de Unidades de Medida.
Metal Densidad Calor específico Conductividad térmica

α
Aluminio 2700 880 209.3 8.81·10-5
Acero 7800 460 45 1.25·10-5
Cobre 8900 390 389.6 11.22·10-5
Latón 8500 380 85.5 2.65·10-5
Plata 10500 230 418.7 17.34·10-5
Plomo 11300 130 34.6 2.35·10-5

Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física Elemental. Editorial Mir 1975. págs 36, 74-75, 85-86

Se introduce, moviendo las flechas de color azul con el puntero del ratón

  • La temperatura fija en el extremo izquierdo de la barra Ta.
  • La temperatura fija en el extremo derecho de la barra Tb.
  • La temperatura inicial de la barra T0.
  • La longitud de la barra metálica se ha fijado en el valor de L=0.5 m.

Se pulsa el botón titulado Nuevo

  • El instante t, en minutos, en el que queremos representar la distribución de temperaturas a lo largo de la barra, en el control de edición o actuando en la barra de desplazamiento titulada Tiempo.

Se pulsa en el botón titulado Gráfica.

El programa interactivo representa la distribución de temperaturas a lo largo de la barra, en el instante actual (en color rojo), y en el instante previamente introducido (en color azul).

Cuestiones:

  • Examinar la evolución de la distribución de temperaturas con el tiempo. Comprobar que el régimen estacionario es independiente de la temperatura inicial, solamente depende de la temperatura de los focos frío y caliente.
  • Examinar el comportamiento de barras hechas de distintos materiales, con la misma temperatura inicial y fijas en los extremos.
TermicoApplet3 aparecerá en un explorador compatible con JDK 1.1.

Arrastrar con el puntero del ratón las flechas de color azul

Referencias

Puig Adam P., Curso teórico-práctico de ecuaciones diferencias aplicado a la Física y Técnica. Biblioteca Matemática (1950), págs. 300-303