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Comparing Heat Transfer by Convection and Conduction

Propósito:
Comparar dos métodos de transferencia de calor en la atmósfera: convección y conducción.
  
 
Equipo:
Dos vasos cilíndricos altos, agua, colorante para alimentos, 2 recipientes para salsa, un pedazo corto de cadena de metal.
  
 
Preparación temprana:
La cadena de metal se coloca en un recipiente de salsa. Posteriormente, ambos recipientes de salsa se llenan con cantidades iguales de agua teñida con colorante para alimentos y se colocan en el congelador hasta que el agua se congele.
  
 
Procedimiento:
1) Dos vasos altos, A y B, se llenan con agua caliente (solo 3/4 lleno).
2) Los trozos de hielo se sacan de los recipientes de salsa y se colocan con cuidado en los vasos altos: el hielo con la cadena en el vaso A; El hielo sin cadena en Beaker B.
  
 

¿Lo que pasa?
 
Cubilete A
Vaso de precipitados b
Inmediatamente:
El hielo sin cadena flota cerca de la superficie del vaso B
El hielo con cadena se hunde hasta el fondo del vaso de precipitados A

Después de unos minutos:
En el vaso de precipitados A, el agua fría y de color permanece cerca de la parte inferior del vaso de precipitados, y el agua clara caliente permanece cerca de la parte superior
En el vaso de precipitados B, el agua teñida derretida del hielo comienza a hundirse rápidamente y el agua más caliente de la parte inferior del vaso de precipitados se eleva para reemplazarlo

Despues de 30 minutos:
El hielo todavía está en gran parte sin fundir en la parte inferior del vaso de precipitados A. Justo encima de la superficie del hielo, hay una pequeña capa de agua coloreada. Por encima de ese nivel, el agua es clara y mucho más caliente que el hielo (a una temperatura bastante cercana a su temperatura inicial)
En el Beaker B, todo el hielo se ha derretido, y toda el agua en el beaker es de temperatura y color uniforme.

 
Explicación:
El agua caliente es más flotante que el agua fría. Como el agua tibia está debajo del hielo y el agua fría en el Beaker B, el agua tibia sube, mientras que el agua fría se hunde. ¡Esto es convección en acción!
En Beaker A, por otro lado, el agua caliente flotante se superpone al hielo frío. Esta es una disposición muy estable, y la convección no se produce. La transferencia de calor solo ocurre a través de la conducción en este caso.
 

Conclusión:
En los fluidos, como el agua y el aire, la convección es un método de transferencia de calor mucho más eficiente que la conducción. Esta diferencia en la eficiencia produjo la dramática diferencia en el tiempo requerido para derretir el hielo. Aunque la conducción funcionaba en ambos casos, transfería mucho menos calor que la convección.