Laboratorio manejo de un termómetro de mercurio

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS CALIBRACIÓN DE UN TERMÓMETRO DE MERCURIO 15 DE SEPTIEMBRE DEL 2017- BOGOTA D.C[pic 1][pic 2]

CRISTIAN RODRIGUEZ 20161015508

SEBASTIAN CORDOBA 20161015505

KENNY ESTEBAN VERA 20161015501

ANGIE RIVERA E 20161015337

Resumen: Este informe de laboratorio pretende analizar y estudiar el manejo de un termómetro de mercurio o sensor de temperatura y el proceso sistemático que se presenta para su calibración, que comienza desde la determinación del punto cero, el factor de escala, depresión del cero y su comprobación de escala.

Con el fin de observar detenidamente la relación entre la temperatura y el tiempo que este presenta, en su proceso de calibración, siempre teniendo en cuenta aquellas variables y constantes que intervienen, como: la presión atmosférica, la temperatura, nivel del agua entre otros.

Palabras clave: Termómetro de mercurio, temperatura, ebullición, factor de escala, histéresis, temperatura vs tiempo.

Abstract: This laboratory report aims to analyze and study the operation of a mercury thermometer or temperature sensor and the systematic process that is presented for its calibration, that begins from the determination of the zero point, the scale factor, the zero depression and its scale check.

In order to closely observe the relationship between temperature and the time that this presents, in its calibration process, in its calibration process, always taking into account those variables and constants that intervene, such as: atmospheric pressure, temperature, water level among others.

1. MARCO DE REFERENCIA Objetivos

•Determinar el punto cero con su correspondiente incertidumbre.

• Determinar el punto de ebullición del agua con su incertidumbre.

• Determinar el valor del factor de escala
• Determinar la depresión del cero.

Materiales:

1. Termómetro
2. 2 Tubos de ensayo
3. Estufa (Incluyendo malla de asbesto)
4. 2 Vasos de precipitados
5. Hielo, agua.

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Imagen 1. Materiales de trabajo

2.        MARCO TEÓRICO

Calibración de un termómetro

Antes de conocer en qué consiste la calibración de un termómetro, es importante conocer el concepto de temperatura.

Científicamente se relaciona la temperatura con la teoría cinética y relaciona la temperatura con la energía molecular promedio asociada con el movimiento de las moléculas. Esto lleva a comprender que debe haber un mínimo aceptable de temperatura, el cero absoluto. Este es el valor más bajo de temperatura que aceptan las leyes de termodinámica, cuando la energía molecular se encuentra en un mínimo.

Características de un termómetro

Un termómetro de mercurio consta básicamente de un depósito de vidrio que se prolonga en una varilla provista de un tubo capilar vacío, por el que asciende el mercurio al dilatarse, como consecuencia de la absorción de calor. Sobre la varilla se graba una escala graduada. La lectura X en la escala está relacionada con la temperatura T a la que se encuentra el termómetro.

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Imagen 2. Termómetro de mercurio

Calibrar un termómetro no es más que encontrar la relación matemática entre X y T. Para ello, se utilizan dos temperaturas conocidas que en este caso serán la de fusión del hielo Tf y la de ebullición del agua Te. La fusión y la ebullición son transiciones de fase que, a presión constante, ocurren a una temperatura determinada, que se conoce con mucha precisión y se mantiene constante a lo largo del proceso de transición. Si la lectura del termómetro es, respectivamente, X f y Xe y si se supone que la relación entre X y T es lineal, se tendrá:

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Esta es la ecuación de la recta que pasa por los puntos:

[pic 6]

La pendiente de la recta θ se llama factor de escala termométrica.

La temperatura de fusión del agua apenas se ve afectada por los cambios de presión, de modo que podemos tomar Tf = 0ºC. En este caso, la lectura Xf se denomina punto cero del termómetro. Por el contrario, la temperatura de ebullición Te es muy sensible a la presión. Por ello, para calibrar el termómetro se necesita conocer con bastante precisión la presión atmosférica en el laboratorio y, a partir de ella, la temperatura de ebullición Te .

Para la calibración del termómetro en la práctica realizada se encuentran:

• Determinación del punto cero
• Determinación del factor de escala
• Depresión del cero

Estos, se encuentran explicados a continuación en la metodología experimental.

Calor latente: Es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Se debe tener

en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.

3.  METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

1. Determinación del punto cero.

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Depositar en un beaker de 250ml cuatro cubos

de hielo con 150ml de agua.

Introducir el termómetro durante 5 minutos hasta que se estabilice el nivel de mercurio de este, el cual marca el punto cero.

Hacer la lectura del termómetro

cuidadosamente

b. Determinación del factor escala.

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Llenar con 2/3 del vaso de precipitados con

agua.

Colocar el agua en la estufa eléctrica hasta que

alcance el punto de ebullición.

Tomar el tiempo cada vez que la temperatura

del termómetro sube 5 °C.

c. Depresión del cero.

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Alcanzar la temperatura de ebullición del agua

en el termómetro

Pasar inmediatamente el termómetro a un vaso

de precipitados lleno hielo con agua.

Tomar el tiempo que tarda en obtener el punto

cero.

4.        RESULTADOS

En el primer procedimiento para la determinación del punto cero se obtiene que después de 5 minutos el termómetro de mercurio obtiene 0.4 °C, valor que será tomado como el punto cero.

Para el segundo procedimiento se hacen mediciones del tiempo cada vez que la temperatura sube 5 °C las cuales se organizan en la tabla 1 y se ven representadas en la gráfica 1.

NOTA: Inicialmente la temperatura de la estufa era de 100°, luego se hace el cambio a 150°, 200° y por último 250°.

Tabla 1. Resultados temperatura y tiempo.

[pic 10]

Gráfica 1. Tiempo vs temperatura en la ebullición del agua.

Para determinar la temperatura de ebullición teórica del agua teniendo en cuenta la presión atmosférica local es necesario corregir la temperatura normal de ebullición en un factor proporcional a la diferencia de presiones como se desarrolla a continuación.

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