CALIBRADO DE UN TERMÓMETRO FUNDAMENTO

CALIBRADO DE UN TERMÓMETRO

FUNDAMENTO

Al calentar un cuerpo muchas de sus propiedades físicas varían, pudiéndose establecer una equivalencia entre cada estado térmico y el valor de una de estas propiedades.

Vamos a comenzar describiendo tres hechos experimentales.

Primer hecho experimental

Cuando u n cuerpo s e calienta o se enfría varían muchas de sus propiedades físicas, pudiéndose establecer alguna relación de equivalencia entre cada estado térmico y el valor de alguna de estas propiedades, conocidas, por esta razón, con el nombre de propiedades termométricas.

Segundo hecho experimental

Cuando dos cuerpos, que inicialmente se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto térmico, se observa un cambio de sus propiedades termométricas que cesa cuando ambos alcanzan el equilibrio térmico. Este hecho experimental permite utilizar como termómetro uno de los cuerpos para definir la temperatura del otro.

Tercer hecho experimental

En la naturaleza s e dan ciertos fenómenos, como, por  ejemplo, la  fusión de un trozo de hielo o la ebullición de una cierta cantidad de agua,  que  tiene  la propiedad de producirse a temperaturas características que se mantienen perfectamente invariables mientras dura el proceso. Las temperaturas a las que tienen lugar dichos fenómenos se toman como puntos fijos, ya que la propiedad termométrica utilizada para definir la temperatura mantendrá un valor fijo durante el mencionado proceso.

Gracias a la existencia de los puntos fijos, podemos reproducir cómodamente temperaturas perfectamente determinadas y construir escalas de temperaturas.

Sea l la magnitud termométrica que varía con la temperatura y supongamos que la función l=f(T) es lineal es decir:

l = aT + b        (1)

Se trata de determinar las constantes a y b de la ecuación anterior a partir de los puntos fijos.

En la escala centígrada se considera que la temperatura de fusión del hielo es To=0 º C y la correspondiente a la ebullición del agua es Tebull= 100 ºC a la presión atmosférica normal (P=760 mm. de Hg.). Así pues, y considerando que el laboratorio  no estamos a presión atmosférica normal tenemos hacer la correspondiente corrección del valor de Tebull a partir de las tablas.

Sustituyendo en la ecuación (1) l y T por los valores correspondientes al punto de fusión del hielo T = 0 ºC, l=l0, valor medido experimentalmente, se obtiene el valor de b.

Igualmente, sustituyendo por los valores correspondientes al punto de ebullición del agua, Tebull , determinado a partir de las tablas, y lebull, valor medido experimentalmente, obtenemos el valor de a:

                                                       [pic 1]

por lo tanto la ecuación (1) podrá expresarse como:

                                                   [pic 2]

o bien:

                                                                                                        [pic 3]

La anterior relación permite determinar la temperatura T para un valor l de la propiedad  termométrica.

La expresión lebull - lo recibe el nombre de intervalo fundamental del termómetro así construido, mientras que a, es el valor del grado.

MATERIAL

Dos recipientes: uno para e l punto de fusión del hielo y otro para el punto de ebullición del agua. Un termómetro sin escala.

PARTE EXPERIMENTAL

Al comenzar esta experiencia debe encenderse el calentador sobre el que se pondrá el recipiente con el agua para hervir a fin de que el agua se encuentre próxima a la ebullición cuando hayamos terminado la operación de la determinación del punto de fusión. Para esta determinación se deposita hielo finamente machacado en el recipiente

A (fig. 1) y se introduce el termómetro, para que quede cubierta casi totalmente la columna.

[pic 4]

Cuando el nivel de líquido alcanza su estado estacionario se hace una señal. En esta determinación no hace falta tener en cuenta la presión atmosférica a que se opera ya que la variación de la temperatura de fusión por modificación de la presión es despreciable, cosa que no ocurre en la ebullición. Es necesario que el termómetro este en íntimo contacto con el hielo fundente, cosa que se conseguirá con facilidad vertiendo un poco de agua por la varilla del termómetro, evitándose así las burbujas de aire en las proximidades de ésta. Una vez realizada esta operación se mide la longitud lo referida al estrechamiento justo del tubo del termómetro. Una vez determinado el punto cero, se saca el termómetro del hielo y se deja durante algún tiempo a la temperatura ambiente.

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