Termometría y Densitometria (página 2)

TERMÓMETROS NORMALES: Estos
termómetros son mercuriales, se utilizan en los
psicrómetros para medir la temperatura ambiental deben ir
acompañados de un certificado de calibración, que
especifique una precisión de + 0.1° C al menos para
seis puntos equidistantes en toda la gama de temperaturas. En las
estaciones sinópticas los termómetros deben ser
contrastados cada uno o dos años con un termómetro
patrón. Cuando los termómetros psicométricos
se utilizan en forma de pares deben elegirse de modo que las
diferencias se reduzcan al mínimo entre los dos
termómetros. Las tolerancias recomendadas para estas
diferencias son ± 0.2 ° C para temperaturas positivas
y de ± 0.1° C para temperaturas negativas.

El psicrómetro tipo AUGUST
está constituido por un par de termómetros
psicométricos: un termómetro de bulbo seco y un
termómetro de bulbo húmedo el mismo que se halla
recubierto de muselina. Mediante tablas psicométricas
previamente calculadas, según la presión de la
estación o lugar de medición, podemos obtener
valores de la humedad relativa (HR), punto de rocío (PR),
y tensión de vapor (TV).

Psicrómetro según ASSMANN
puede efectuar mediciones de la humedad con exactitud de ±
1 %, bajo condiciones de servicio desfavorables. Este instrumento
es de manejo fácil y posee gran exactitud,
tratándose de temperaturas -20° C también
pueden obtenerse resultados de medición suficientemente
exactos.

En el lado frontal del instrumento hay un
aspirador de muelle el cual aspira el aire a examinar referente a
la humedad, abajo los tubos protectores de los termómetros
con una velocidad superior a 2 m/s. A continuación al aire
pasa al tubo de conexión céntrico y es expulsado
por las aberturas en el borde del aspirador, por medio de las
alas del aspirador. Cada uno de dos recipientes
termométricos está rodeado de dos tubos protectores
dispuestos concéntricamente a los recipientes, y
están aislados contra el calor recíprocamente y
contra las partes restantes del instrumento. Una parte del aire
aspirado pasa por los recipientes termométricos y por los
tubos protectores interiores, mientras que la otra corriente
parcial pasa por los tubos protectores interiores y por los tubos
protectores exteriores pulidos altamente brillantes y cromados.
De manera, que los recipientes termométricos están
protegidos excelentemente contra la conductividad y la
radiación térmica, de manera que es posible
realizar mediciones perfectas en lugares intensamente
soleados.

TERMÓMETRO DE MAXIMA: El tipo
recomendado es el termómetro mercurial con un
estrangulamiento en el tubo capilar, entre el depósito de
mercurio (bulbo) y el principio de la escala. Este estrechamiento
impide a la columna de mercurio contraerse cuando la temperatura
desciende.

No obstante, el termómetro puede
ponerse de nuevo en estación cuando se quiera y para ello
el observador debe sujetarlo firmemente con el bulbo hacia abajo
y sacudirlo hasta que el mercurio de la columna vuelva a unirse.
El termómetro de máxima debe estar montado en el
soporte formando un ángulo de uno o dos grados con
respecto a la horizontal, el bulbo debe ocupar la parte
más baja para garantizar que la columna de mercurio se
apoye sobre el estrangulamiento sin que la gravedad lo obligue a
pasar por él.

TERMÓMETRO DE MÍNIMA:
El instrumento más común es el termómetro de
alcohol con un índice de vidrio oscuro, de unos dos
centímetros de longitud, inmerso en el alcohol. El bulbo
de los termómetros de mínima son en forma de "U"
con el fin de almacenar mayor cantidad de líquido
térmico debido a su densidad, en su extremo superior debe
existir una cámara de seguridad suficientemente amplia
para que el instrumento pueda soportar una temperatura de 50 C.
Los termómetros de mínima deben tener un soporte
similar al de los termómetros de máxima, en su
posición casi horizontal

Los defectos de los termómetros de
mínima son los comunes a todos los termómetros de
alcohol; el más habitual es la rotura de la columna,
especialmente durante los desplazamientos, y la adherencia del
alcohol al vidrio. Frecuentemente se forman gotas de alcohol por
destilación en la parte superior de la columna.

Una columna de líquido rota puede
unirse de nuevo sujetando el termómetro por el extremo del
bulbo y golpeándolo ligeramente pero con rapidez contra
los dedos o cualquier otro material elástico y no
demasiado duro. Estos golpecitos deben continuar durante
algún tiempo y después el termómetro se lo
debe mantener verticalmente con el bulbo hacia abajo durante al
menos una hora para que el alcohol adherido al vidrio descienda
hasta unirse con la columna principal. Si el método no da
resultado, se puede utilizar un método más
enérgico que consiste en enfriar el bulbo en una mezcla de
hielo y sal manteniendo caliente al mismo tiempo la parte
superior del tubo; el líquido destilará lentamente
hacia la columna principal. También se puede introducir el
termómetro verticalmente en agua caliente, cuidando que en
el momento que el alcohol alcance la cámara de seguridad
se lo debe sacar, para evitar que explote el termómetro si
el alcohol se dilata dentro de la cámara de
seguridad.

En los termómetros de mínima
se pueden utilizar distintos líquidos tales como alcohol
etílico, el pentano y el tolueno. Es importante que el
líquido sea lo más puro posible, ya que la
presencia de determinadas impurezas aumenta la tendencia del
líquido a polimerizarse con la exposición a la luz
y con el transcurso del tiempo. Esta polimerización causa
cambios de calibración.

GEOTERMÓMETROS O
TERMÓMETROS PARA LA TEMPERATURA DEL SUELO: Estos
termómetros son mercuriales y se utilizan para medir la
temperatura del subsuelo a diferentes profundidades como son: 2,
5, 10, 15, 20, 30, 50, y 100 cm estos se diferencian entre
sí, únicamente por el nivel en el que se halla
sumergido el bulbo del termómetro. Existen
termómetros para medir temperaturas extremas a 2, 5, 10 y
20 cm.

Para medir temperaturas a profundidades de
50 cm o más, se recomiendan los termómetros de
mercurio montados en el interior de tubos de madera, de vidrio o
plástico, con sus depósitos recubiertos de cera o
pintura metálica. El conjunto termómetro – tubo se
suspende o desliza dentro de otros tubos de pared delgada de
metal o plástico, introducidos en el terreno hasta la
profundidad requerida.

Un gran constante tiempo debida a la
elevada capacidad calorífica del conjunto permite sacar
los termómetros de los tubos exteriores y leerlos sin que
la temperatura haya tenido tiempo de cambiar apreciablemente con
respecto a la temperatura del suelo.

TERMOMETROS TIPO SIX: Estos
termómetros fueron creados por James Six. Este tipo de
termómetros han llegado a ser populares porque no
sólo indican la temperatura momentánea, sino que
también marcan la temperatura máxima y
mínima que ha existido desde la observación
anterior.

Esta constituido de un tubo capilar en
forma de U. En la parte inferior de este tubo capilar hay
mercurio y encima del mercurio en los dos lados hay creosota. El
lado izquierdo está completamente lleno de creosota,
mientras que el lado derecho sólo lleva relleno de
creosota una parte. El lado izquierdo sirve de parte sensible a
la temperatura. Al aumentar la temperatura, se dilata la creosota
que hay en lado izquierdo empujando el mercurio en
dirección al lado derecho. Al bajar la temperatura el
volumen de líquido medidor disminuye y el mercurio es
empujado en dirección al lado izquierdo por causa de la
presión de vapor existente en el lado derecho. Dos espigas
metálicas (meniscos) que van rozando dentro del tubo
capilar y que pueden ser rodeados del líquido
térmico pero no del mercurio que solamente sirve de
líquido obturante, son movidas por los dos meniscos de
mercurio. Se quedan en la misma posición al retirarse el
mercurio. Sus bordes inferiores indican la temperatura
máxima y mínima respectivamente. Después de
realizar la lectura de las temperaturas se hacen retroceder las
espigas indicadoras (meniscos) a los meniscos del mercurio,
mediante el imán suministrado con el termómetro.
Este tipo de termómetros son utilizados para la
medición de las temperaturas del agua en el tanque de
evaporación tipo A.

TERMÓMETROS GASEOSOS: Este
tipo de termómetro utiliza los cambios de presión
de un gas cuyo volumen se mantiene constante. El gas generalmente
es hidrógeno o helio, está contenido en el
depósito C de la presión ejercida sobre él
puede medirse mediante un manómetro abierto de mercurio.
Cuando se eleva la temperatura del gas, se dilata, obligando al
mercurio a descender en el tubo B y al elevarse al tubo A. Los
tubos A y B están unidos por el tubo flexible de goma, D,
y elevando A puede hacerse que el nivel de mercurio en B vuelva a
la señal de referencia E. De este modo, el gas se mantiene
a volumen constante.

TERMÓMETROS
ELÉCTRICOS: Los instrumentos eléctricos son
cada vez más populares para medir la temperatura en
meteorología. Su principal virtud es su capacidad de dar
una señal de salida adecuada para su utilización en
la lectura a distancia, registró archivo o
transmisión de los datos de temperatura. Con respecto a
los que funcionan por expansión térmica presentan
importantes ventajas a más de las ya indicadas. Forman
parte de un circuito eléctrico y pueden así ser
adosados a unidad de procesamiento cuya señal es una
señal digital o analógica que puede ser registrada
automáticamente. Pueden ser fabricados en dimensiones muy
pequeñas del orden de 1 cm o menos y de peso de 1 gr. lo
cual los hace óptimos para ser ubicados a bordo de
radiosondas, cohetes, globos de cota fija y todo sistema de
medición que presenta restricciones en cuanto a su peso y
tamaño. Dadas las ventajas expuestas no tienen
prácticamente inercia, es decir indican
instantáneamente cambios de temperatura de hasta menos un
décimo de grado. Pueden ser utilizados como elementos
sensibles de termógrafos.

TERMÓMETROS DE RESISTENCIA
ELÉCTRICA: Para representar la temperatura se puede
utilizar la medida de la resistencia eléctrica de un
material cuya resistencia varía con la temperatura de una
manera conocida. Para pequeños cambios de temperatura, el
aumento de resistencia de los metales puros es proporcional al
cambio de temperatura.

Un buen termómetro de resistencia
metálica satisfará los siguientes
requisitos:

• Sus propiedades físicas y
  químicas permanecerán inalterables a lo largo
  de toda la gama de temperatura

• Su resistencia aumentará
  uniformemente al aumentar la temperatura, sin ninguna
  discontinuidad en la gama medida

• Las influencias externas, tales como la
  humedad, corrosión o deformaciones físicas, no
  alterarán sensiblemente su resistencia

• Su resistividad y coeficiente
  térmico de resistividad serán lo
  suficientemente grandes como para que resulten muy eficaces
  en un circuito de medida.

El platino puro es el que mejor satisface
los citados requisitos. Por consiguiente, se utiliza en los
termómetros patrones primarios. El cobre es un material
adecuado como para utilizar en los patrones
secundarios.

Los termómetros prácticos se
envejecen artificialmente antes de usarlos y, habitualmente para
fines meteorológicos se hacen de aleaciones de platino,
níquel o cobre (y ocasionalmente tungsteno).

TERMÓMETROS DE CAPACITANCIA
VARIABLE: Consisten en capacitores con electrodos de metal y
en su interior tienen un dieléctrico sólido de
cerámica cuya constante varía en función de
la temperatura del medio. Dado que la capacitancia es
función de la constante dieléctrica, al variar
ésta varía la capacitancia y por lo tanto, la
frecuencia de emisión.

TERMOPARES O TERMOCUPLAS: Se las
denomina también cuplas termoeléctricas o pares
termoeléctricos. Se basan en los efectos de Seebeck y
Peltier.

Efecto Peltier: cuando se unen dos
conductores de materiales distintos pero de una misma temperatura
habrá una difusión de electrones de uno a otro
hasta que se establezca en la unión de ambos un campo
eléctrico de tal magnitud que los mantenga en equilibrio.
La unión de ambos metales se convierte así en una
fuerza electromotriz la cual es función de los metales y
de la temperatura de la unión de dichos
metales.

Efecto Seebeck: si se cierra el circuito
formado por la unión de dos metales con las soldaduras a
distintas temperaturas habrá un gradiente entre ambas.
Como la temperatura de una unión T1 es distinta a las
temperaturas de T2 de la otra, la fuerza electromotriz FEM de
Peltier en T1 es distinta a la FEM de Peltier en T2 y
circulará corriente en el sentido de la mayor
FEM.

TERMÓMETROS DE
DEFORMACIÓN: Los termómetros de
deformación están constituidos generalmente por
bimetálicos o tubos de bourdon cuyos principales elementos
se utilizan en la construcción de los instrumentos
registradores, Termógrafos.

Objetivos:

• 1) Estudiar las propiedades y
  características de diferentes tipos de
  termómetros, y estudiar las distintas medidas de
  temperaturas según las escalas de: Fahrenheit, Celsius
  y Kelvin.

• 2) Determinar el calor
  específico en las sustancias.

• 3) Calcular densidad de distintas
  sustancias.

Materiales utilizados:

• envases de helado de
  telgopor

• alambre

• termómetros

• alcohol

• plastilina

• cubo pequeño de
  madera

• trozo de plástico o vidrio sin
  bordes cortantes

• bulón de hierro

• llave de bronce

Procedimientos

PRACTICO DE TERMOLOGIA:

ACTIVIDAD Nº 1:

Resolver las siguientes
situaciones:

• a) Dos termómetros de
  mercurio, idénticos, uno de ellos graduado en la
  escala de Celsius y otro en el Fahrenheit, están
  utilizándose para medir la temperatura de un mismo
  líquido. La altura de la columna de mercurio que
  indica esta temperatura en el termómetro Celsius
  ¿Es mayor, igual o menor a la altura correspondiente
  del termómetro Fahrenheit?

• b) Dos niños A y B tienen
  fiebre. La temperatura de A 1º C arriba de la
  temperatura normal y la de B esta 1ºF también
  arriba de la normal ¿Cuál de los 2 niños
  tiene mayor temperatura?

ACTIVIDAD Nº 2:

• Observar, dibujar y anotar las
  particularidades de diferentes termómetros.

ACTIVIDAD Nº 3:

• a) Coloquen 100 ml. De agua en un
  recipiente (que pueda calentarse).

• b) Midan la temperatura del agua
  antes de calentar y hagan algunas medicines mas (4 o 5) hasta
  que entre en ebullición; anoten 2 o 3 mediciones antes
  de finalizar.

• c) Estimen el valor medido en cada
  lectura de la siguiente manera: si la columna de mercurio se
  ubica, por ejemplo, entre 40 y 41º C y la escala del
  termómetro varia de 1 en 1º C, se informa la
  lectura como: (40,5 +/- 0,5)ºC.

• d) Registren los datos en una
  tabla.

• e) Anoten las observaciones
  durante el calentamiento. Indiquen los inconvenientes en el
  momento de medir la temperatura.

• f) Grafique los datos obtenidos
  hasta 30 segundos después de que el liquido entro en
  ebullición, en un grafico T=f (t).

• g) Calcule el error absoluto y el
  relativo porcentual de las mediciones realizadas. la
  temperatura normal del agua pura a presión normal es
  de (100 +/- 1). Averigüen la presión
  atmosférica con que están
  trabajando.

• h) En función de los
  resultados obtenidos ¿Podrían asegurar que
  realizaron una buena medición? ¿Cuales
  podrían ser las causas que provocaron errores en las
  mediciones de temperaturas con termómetros de
  mercurio?

ACTIVIDAD Nº 4:

DETERMINACION DE CALOR ESPECÍFICO DE
UNA SUSTANCIA.

1)

• a) Coloquen 100 ml de agua en un
  recipiente y midan su temperatura.

• b) Agreguen 100 ml de agua
  previamente calentada hasta 80º C y cierren enseguida el
  calorímetro. Revuelvan suavemente con el agitador
  hasta que se estabilicé la temperatura. Midan esa
  temperatura que es la de equilibrio.

• c) Con los datos obtenidos
  calculen el equivalente en agua del calorímetro.

Ma: masa de agua del
calorímetro.

Mb: masa de agua caliente.

T1: temperatura inicial del
calorímetro y el agua Ma.

T2: temperatura inicial de la
Mb.

Tf: temperatura final de equilibrio. ?T: Tf
– T1 ?T: Tf – T2

Ca: calor especifico del agua.

2)

• a) Coloquen en el
  calorímetro (cuyo ya conocen) una masa de agua Ma de 100
  gramos y midan su temperatura.

• b) Calienten hasta una temperatura
  Ts (50º) una masa Ms de 100 grs. De la sustancia a
  analizar.

• c) Introduzcan la sustancia en el
  calorímetro, ciérrenlo y agiten suavemente
  hasta obtener la temperatura final de equilibrio:

Qgan + Qper = 0

PRACTICO DE DENSITOMETRIA.:

ACTIVIDAD Nº 1:

• Observen y dibujen los
  densitómetros existentes en el laboratorio de la
  escuela.

ACTIVIDAD Nº 2:

• Traer plastilina, un poco por grupo.
  Amasen y formen un cuerpo a su gusto. Después piensen
  como podrían determinar su densidad.

• Traer un trozo de vidrio, un cubo de
  madera, un bulón de hierro y averiguar su densidad
  según alguna técnica que el grupo
  determine.

• Buscar en bibliografía la
  densidad de la madera, del hierro, del bronce y comparar con
  lo obtenido.

Registro e
interpretación de resultados

ACTIVIDAD Nº 1:

• a) La altura de la columna de
  mercurio que indica la temperatura en grados Celsius
  será menor, debido a que la escala en ºC tiene un
  valor que va desde los 0ºC a los 100ºC, en cambio,
  la Fahrenheit tiene una escala que va desde los 32ºF
  hasta los 212ºF. Esto muestra que los valores de la
  ultima serán más altos con respecto a la de los
  ºC. ejemplo: 0ºC en la escala de Fahrenheit
  será igual a 32ºF, mientras que cualquier otra
  temperatura expresada en ºC, será igual a una
  temperatura con valore más altos en la escala de
  Fahrenheit.

• b) ºC: ºF:

OºC – 100ºC 32ºF
– 212ºF

100ºC 180ºF

1ºC X= 1,8ºF

El niño A tiene más fiebre,
porque 1ºC, equivale a 1,8ºF. Esto quiere decir que el
niño A tiene 1,8ºF más de fiebre, mientras que
el niño B, tiene 1ºF más.

ACTIVIDAD Nº 2:

ACTIVIDAD Nº 3:

• b) Tº antes de poner el agua
  a calentar: 21ºC.

• c) Punto de ebullición de: agua de la
  canilla con una presión atmosférica de 902
  Hpa.

• e) Observaciones: Pudimos observar
  que cada 15 segundos, la temperatura aumentaba cada 1ºC
  aproximadamente, en algunos casos subía un poco
  más de 1ºC y en otros casos se mantenía
  casi constante. Comenzamos con una temperatura de 21ºC y
  ebulló a los 82,5ºC después de 14 minutos
  y 30 segundos.

Inconvenientes: En la primera
medición, nos perdimos con el tiempo, por lo tanto tuvimos
que empezar de vuelta.

• f) 

• g) ERROR ABSOLUTO:

Resultado que obtuvimos con el agua de la
canilla: 82ºC a 902 Hpa.

Agua pura: 100ºC a presión
normal (1014 Hpa)

ERROR RELATIVO PORCENTUAL:

(Error absoluto/ valor más probable)
. 100= error relativo porcentual.

(-7ºC/ 89) . 100=

-0,7 . 100= -7,86º ERROR RELATIVO:
Indica lo lejos que estuvimos de la medición.

• h) No podemos afirmar si
  según los resultados obtenidos, realizamos o no una
  buena medición, porque no estamos teniendo en cuenta
  que el agua que utilizamos no era pura. Esto también
  hace que los resultados varíen y por eso, nos pudo
  haber dado el margen de error tan elevado.

ACTIVIDAD Nº 4:

• a) Temperatura del agua:
  16ºC

• b) Temperatura del agua caliente:
  80ºC

• c) Temperatura de
  equilibrio:

Autor:

Alumnas:

Johana Mutio

Daiana Carrasco

Laura Mera

Tema: Termometría.

Materia: Edi Agua- Laboratorio.

Escuela: 767- Julián
Ripa.

Curso: 3º naturales.