RESUMEN DEL CONTENIDO DEL INFORME

En este segundo laboratorio de termodinámica se han tomado distintas medidas de temperatura, en el cual se utilizaron diferentes tipos de instrumentos. Es por eso que en este informe se presentaran las características técnicas de cada instrumento, se mostraran las distintas temperaturas en sus distintas unidades de medición y se agrega una pequeña reseña teórica para ayudar con el entendimiento de las mediciones y sus conversiones.

OBJETIVO DE LA EXPERIENCIA:

El objetivo de este laboratorio es el conocer los instrumentos más importantes que se utilizan para determinar temperaturas. Compara la indicación estática y dinámica de alguno de ellos.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

Termómetro bimetalico:

El marcador esta medido en la unidad de Celsius, tiene una división de escala de cada 2 grados Celsius, así se puede decir que este instrumento tiene un error aproximado de mas menos 0,5º C. En lo que respecta a su velocidad de respuesta para entregar el valor a medir, este termómetro es el mas lento ( en comparación con el termómetro de mercurio y el termocupla),

Termómetro de mercurio:

Este funciona bajo las características de dilatación del mercurio debido a la acción del calor. El mercurio esta contenido en una ampolla que se encuentra en la parte inferior del termómetro, así si el mercurio se dilata, este asciende por un tubo de vidrio, que esta graduado en grados Celsius. El rango útil de este tipo de termómetro es entre los -10º a 260º Celsius. El error instrumental que presenta es de mas menos 1º Celsius.

Termocupla:

Como todo instrumento este termómetro presenta un cierto error, que por catalogo indicaba que era de mas menos 1,1º C entre los 0º y 260º C. También tenia su cierto rango de medición que dependía de 2 tipos, uno era el tipo K que era entre los -200 y los 1370º C (el cual fue utilizado en esta oportunidad) y el tipo J que iba entre los -200 y los 760º C.

DESCRIPCIÓN DEL METODO SEGUIDO

En primer lugar el profesor dio una pequeña reseña teórica, sobre las unidades de medición de temperatura, explico las distintas formas de transformar las unidades y hablo de los distintos termómetros a utilizar.

Luego se trajeron los elementos a utilizar y se comenzó a tomar las temperaturas a 2 refrigerantes, el R-11 y el Tetrafluoretano (R134A). Se tomaron temperaturas con los termómetros sumergidos en el refrigerante y otras temperaturas fuera del refrigerante, para así tomar nota de las distintas temperaturas.

CONCLUSIONES

Después de haber terminado el laboratorio y de haber desarrollado este informe, se ha entendido y conocido el uso de los distintos termómetros utilizados para tomar medidas de temperatura, se conocieron las distintas unidades que se utilizan en diferentes partes del mundo, así como en Chile la unidad patrón es el grado Celsius.

Por otra parte también se observo y se entendió teóricamente la reacción química que tienen algunos refrigerantes con el medio ambiente, con la mezcla de agua caliente y con el agua fría.

APENDICE

Teoría del experimento

Termómetro de mercurio:

Instrumento empleado para medir la temperatura. El termómetro más utilizado es el de mercurio, formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme comunicado por un extremo con una ampolla llena de mercurio. El conjunto está sellado para mantener un vacío parcial en el capilar. Cuando la temperatura aumenta el mercurio se dilata y asciende por el capilar. La temperatura puede leerse en una escala situada junto al capilar. El termómetro de mercurio es muy usado para medir temperaturas ordinarias; también se emplean otros líquidos como alcohol o éter.

Termocupla:

Este termómetro funciona según la teoría que dice que cuando 2 metales distintos se juntan, nace un voltaje que depende de la temperatura de la unión de los metales empleados.

Como se hace con los instrumentos medidores de voltaje, el voltaje medido sera casi proporcional a las diferencias de las temperaturas de ambas uniones.

Termómetro bimetalico:

Este termómetro funciona bajo el principio de que las sustancias tienden a dilatarse con la temperatura, así una variación de temperatura T2-T1, produce una variación en la longitud. Este termómetro aprovecha la diferencia producida en su largo entre los 2 metales componentes de este, los cuales producen un momento torsor que a su vez es proporcional al cambio de temperatura, indicándola en un marcador.

Unidades de temperatura

En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura; entre ellas están la escala Celsius (también conocida como escala centígrada), la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o la escala termodinámica internacional. En la escala Celsius, el punto de congelación del agua equivale a 0 °C, y su punto de ebullición a 100 °C. Esta escala se utiliza en todo el mundo, en particular en el trabajo científico. La escala Fahrenheit se emplea en los países anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de congelación del agua se define como 32 °F y su punto de ebullición como 212 °F. En la escala Kelvin, la escala termodinámica de temperaturas más empleada, el cero se define como el cero absoluto de temperatura, es decir, -273,16 °C. La magnitud de su unidad, llamada kelvin y simbolizada por K, se define como igual a un grado Celsius. Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo es la escala Rankine, en la que cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492 °R, y su punto de ebullición a 672 °R.

Las formulas usadas para el traspaso de unidades son:

ºC a ºF
ºF= 1,8 * ºC + 32

ºC a ºK
ºK= ºC + 273,16

ºF a ºR
ºR= ºF + 459,69

R-11

Liquido refrigerante que hierve a los 24º C.

Tetrafluoretano (R134A)

Liquido refrigerante que hierve a los -27º C.

DESARROLLO DE LOS CÁLCULOS Y PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

Valores medidos y sus conversiones de unidades.

Medidas con distintos termómetros para el refrigerante R-11:

Con termocupla sumergido en el fluido: 14,7º C; 14,5º C; 14,5º C

• En Kelvin: 14,7º C + 273,16 = 287,86º K

14,5º C + 273,16 = 287,66º K

• En Fahrenheit: 1,8 * 14,7º C + 32 = 58,46º F

1,8 * 14,5º C + 32 = 58,10º F

• En Rakine: 58,46º F + 459,69 = 518,15º R

58,10º F + 459,69 = 517,79º R

Con termocupla después de sumergido en el fluido: 12,5º C; 9,6º C; 12,1º C

• En Kelvin: 12,5º C + 273,16 = 285,66º K

9,6º C + 273,16 = 282,76º K

12,1º C + 273,16 = 285,26º K

• En Fahrenheit: 1,8 * 12,5º C + 32 = 54,5º F

1,8 * 9,6º C + 32 = 49,28º F

1,8 * 12,1º C + 32 = 53,78º F

• En Rakine: 54,5º F + 459,69 = 514,19º R

49,28º F + 459,69 = 508,97º R

53,78º F + 459,69 = 513,47º R

Con bimetalico sumergido en el fluido: 18º C

• En Kelvin: 18º C + 273,16 = 291,16º K

• En Fahrenheit: 1,8 * 18º C +32 = 64,4º F

• En Rakine: 64,4º F + 459,69 = 524,09º R

Con termómetro de Mercurio: 14º C

• En Kelvin: 14º C + 273,16 = 287,16º K

• En Fahrenheit: 1,8 * 14º C +32 = 57,2º F

• En Rakine: 57,2º F + 459,69 = 516,89º R

Medidas para Tetrafluoretano con termocupla.

Termocupla sumergida en el fluido: -27,5º C; -27,2º C; -27,4º C

• En Kelvin: -27,5º C + 273,16 = 245,66º K

-27,2º C + 273,16 = 245,96º K

-27,4º C + 273,16 = 245,76º K

• En Fahrenheit: 1,8 * -27,5ºC + 32 = -17,5º F

1,8 * -27,2º C + 32 = -16,96º F

1,8 * -27,4º C + 32 = -17,32º F

• En Rakine: -17,5º F + 459,69 = 442,19º R

-16,96º F + 459,69 = 442,73º R

-17,32º F + 459,69 = 442,37º R

Termocupla después de sumergido en el fluido:-33º C; -34,7º C; -35ºC

• En Kelvin: -33º C + 273,16 = 240,16º K

-34,7º C + 273,16 = 238,46º K

-35º C + 273,16 = 238,16ºC

• En Fahrenheit: 1,8 * -33º C + 32 = -27,4º F

1,8 * -34,7º C + 32 = -30,46º F

1,8 * -35º C + 32 = -31º F

• En Rakine: -27,4º F + 459,69 = 432,29º R

-30,46º F + 459,69 = 429,23º R

-31º F + 459,69 = 428,69º R

Análisis de la precisión y exactitud de los valores obtenidos.

- Mediciones para R-11.

• Termocupla: Se sacara un promedio de las temperaturas medidas y se le sumara y se le restara el error instrumental correspondiente.

Para termocupla sumergida en el fluido.

14,7º C + 14,5º C + 14,5º C =43,7º C

43,7º C / 3 = 14,56º C +/- 1,1

14,56º C + 1,1 = 15,66º C

14,56º C - 1,1 = 13,46º C

Para termocupla después de sumergida en el fluido.

12,5º C + 9,6º C + 12,1º C = 34,2º C

34,2º C / 3 = 11,4º C +/- 1,1

11,4º C + 1,1 =12,5º C

11,4º C - 1,1 = 10,3º C

• Bimetalico: Se realizo una sola medida, esta medida corresponde al termómetro sumergido en el fluido.

18º C +/- 0,5

18º C + 0,5 = 18,5º C

18º C + 0,5 = 17,5º C

• Mercurio: Al igual que con el bimetalico, se realizo una sola medida con el termómetro sumergido en el fluido.

14º C +/- 1

14º C + 1 = 15º C

14º C - 1 = 13º C

- Mediciones para tetrafluoretano ( R134A)

Para este fluido solo ocupamos la termocupla.

Este caso corresponde dentro del fluido.

Las medidas tomadas son: -27,5º C; -27,2º C; -27,4º C

-27,5º C - 27,2º C - 27,4º C = -82,1º C

-82,1º C / 3 = -27,36º C

-27,36º C +/- 1,1

-27,36º C + 1,1 = -28,46º C

-27,36º C - 1,1 = -26,26º C

Fuera del fluido.

Las medidas tomadas son: -33º C; -34,7º C; -35º C

-33º C - 34,7º C - 35º C = -102,7º C

-102,7º C / 3 = -34,23º C

-34,23º C +/- 1,1

-34,23º C + 1,1 = -35,33º C

-34,23º C - 1,1 = -33,13º C

Nota: Todas estas temperaturas fueron medidas a una presión atmosférica de 720mm Hg, con una temperatura ambiente de 21º C.

Gráficos con resultados del trabajo de los instrumentos

Lamentablemente no se pudo hacer esta experiencia por falta de gas en el laboratorio.

Análisis del estado de los instrumentos

Los instrumentos en general se encontraban en buen estado, solo se decía que el termómetro bimetalico se encontraba algo descalibrado.

Bibliografía utilizada

• Enciclopedia Encarta 2000

• Apuntes cuaderno de cátedra

INDICE DE LA MATERIA

Resumen del contenido de la materia

Objeto de la experiencia

Características técnicas de los equipos e instrumentos empleados

• Termometro bimetalico

• Termómetro de mercurio

• Termocupla

• Descripción del método seguido

• Desarrollo de los cálculos y presentación de los resultados

• Conclusiones

• Apéndice

• Teoría del experimento

• Bibliografía empleada