LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

PRACTICA NO.2 TEMPERATURA

NOMBRE GRUPO TEORIAORTIZ QUINTANAR ROSALÍA 7

BRIGADA NO. 4

31 DE AGOSTO DE 2015

Objetivo: Comprender el fundamento termodinámico de la medición de la

temperatura Construir la curva de calentamiento del agua Obtener mediciones de temperatura con tres termómetros distintos y para

cada uno determinar: Rapidez de respuesta Facilidad de lectura Rango

Introducción:

Para iniciar con esta práctica primero se tienen que definir algunos conceptos importantes.

Temperatura:

Aun cuando estamos familiarizados con la temperatura como una medida del “calor” y el “frío”, no es fácil ofrecer una definición exacta de este concepto. Con base en nuestras sensaciones fisiológicas, se expresa el nivel de temperatura de modo cualitativo con palabras como frío helador, frío, tibio, caliente y al rojo vivo; sin embargo, no es posible asignar valores numéricos a temperaturas basándose únicamente en las sensaciones. Además, en ocasiones los sentidos engañan. Una silla metálica, por ejemplo, se sentirá mucho más fría que una silla de madera aun cuando ambas estén a la misma temperatura.

Por lo tanto una definición de temperatura dice así: es una medida de la energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos en su movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño así que es una propiedad termodinámica intensiva (puesto que no interviene la masa). Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el cazo.

Ley cero de la termodinámica:

Establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. Podría parecer tonto que un hecho tan obvio se conozca como una de las leyes básicas de la termodinámica; sin embargo, no es posible concluir esta ley de las otras leyes de la termodinámica, además de que sirve como base para la validez de la medición de la temperatura. Si el tercer cuerpo se sustituye por un termómetro, la ley cero se puede volver a expresar como dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos tienen la misma lectura de temperatura incluso si no están en contacto.

Escalas de temperatura:

Estas escalas permiten usar una base común para las mediciones de temperatura. A través de la historia se han introducido varias y todas se basan en ciertos estados fácilmente reproducibles como los puntos de congelación y ebullición del agua, llamados también punto de hielo y punto de vapor, respectivamente.

Escalas relativas: Celsius y Fahrenheit, a la escala Celsius absoluta se le conoce como la escala Kelvin (K) y a la Fahrenheit absoluta se le conoce como escala Rankine (°R) Se denominan relativas porque registran como lectura cero (0) a temperaturas arbitrarias, mientras que las absolutas registran como lectura cero a la temperatura hipotética llamado cero absoluto. Para las escalas relativas o empíricas fue tomado como referencia el punto de fusión y ebullición del agua a nivel del mar.

Termómetros:

Termómetro de bulbo de mercurio: Es un instrumento de vidrio graduado, el bulbo (con mercurio), que está unido a un capilar y se encuentra en uno de los extremos, se pone en contacto con el sitio o substancia de interés.

Termopar: Es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje , que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia.

Bimetálico: Es un dispositivo para determinar la temperatura que aprovecha el desigual coeficiente de dilatación de dos láminas metálicas de diferentes metales unidas rígidamente (lámina bimetálica).

Material:

-1 Termómetro de bulbo con mercurio-1 Termopar de cromel-alumel -1 Termómetro Bimetálico-1 Vaso de precipitados de 250 (ml)-1 Parrilla eléctrica-1 Soporte Universal-1 Pinza para bureta-1 Pinza para termómetro-1 Cronómetro analógico-1 Agitador magnético-1 Multímetro digital

Metodología:

1. Se armara el equipo cuidando que los termómetros estén lo más juntos posible sin tocarse entre sí, así como que el termopar no tocara nunca la parrilla ni las paredes del vaso de precipitados. Se debe proteger el cableado del termopar.

2. Se tomaron lecturas iniciales de temperatura en cada termómetro, para esto se dejaron pasar 2 minutos después de su instalación.

3. Se prendió la parrilla, la perilla de la temperatura se colocó en 9 y la magnética en el número 6.

4. Se tomaron medidas cada 30 segundos de la temperatura de cada termómetro, hasta que el agua estuviera en ebullición.

5. Ya que el agua haya alcanzado el punto de ebullición, se tiene que apagar la parrilla y se retira con cuidado el vaso de precipitados

Resultados:Conclusión:ROSALÍA: En esta practica pudimos entender como se mide la temperatura que no se puede medir directamente que se basa en un principio fundamental de la termodinámica que es la Ley Cero. Que para poder medir la temperatura necesitamos de tres sistemas, en este caso el agua, el vidrio de termometro y el mercurio(en el caso del termómetro bulbo de mercurio). También pudimos comparar los diferentes termómetros que nos prestaron, su exactitud y para que fases están diseñados, el termopar que es el más exacto y esta dirigido hacia los solidos porque nota las pequeñas variaciones de temperatura que sufren, el funcionamiento del termopar es gracias a una propiedad termométrica que posee que es una diferencia de potencial. El termómetro bulbo de mercurio que esta dirigido para los liquidos, la propiedad termométrica que nos permite observar el cambio en la temperatura es la dilatación del mercurio dentro del tubito de vidrio. El termómetro bimetálico calcula la temperatura de los gases a alta presión, este funciona gracias a la propiedad termométrica de expansión del metal que va moviendo el medidor. Cuando realizamos la practica al principio registramos temperaturas similares con los 3 termometros, después el termopas y el bulbo de mercurio iban a temperaturas muy similares y al final el termopas y el bulbo de mercurio llegaron a la temperatura esperada de 92°C pero el termómetro bimetálico no llego a esa temperatura y observamos que era porque en la parte superior del termómetro tenia pequeñas gotitas condensadas que afectaban al registro de la temperatura. Conclusión:

Camargo Carrera Eric

Al llevar a cabo el desarrollo de esta práctica pude entender y conocer varios detalles importantes sobre la temperatura, entre estas cosas importantes destacan la forma de cómo medir la temperatura utilizando como base principal la ley cero de la termodinámica, que nos dice que si un sistema “A” se encuentra en equilibrio térmico con un sistema “B” y si a su vez el sistema “B” se encuentra en equilibrio con un sistema “C”, forzosamente los tres sistemas se encuentran en equilibrio térmico entre sí, en esta práctica se cumple con la existencia de tres sistemas, el agua, el mercurio y por último el vidrio .

Pude conocer el funcionamiento de los tres tipos de termómetros utilizados, en este caso fueron, el termopar, bimetálico, y termómetro bulbo de mercurio.

Lo más importante a mi parecer de cada termómetro tiene que ver con su sensibilidad al medir la temperatura y la característica de medir la temperatura para determinado tipo de estado físico, por ejemplo el termómetro bulbo de mercurio funciona muy bien para líquidos, el bimetálico funciona para los gases, y el termopar que a mi parecer es el más preciso funciono muy bien para el estado sólido principalmente.

A final de cuentas se comprobó que el punto de ebullición del agua en la Ciudad de México, está alrededor de los 92 a 95 grados Celsius.