Termodinámica Practica No. 2 Temperatura

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Instituto Tecnológico de Tijuana

Ingeniería Bioquímica

Termodinámica

Practica No. 2 Temperatura

Alumnos

Cruz Cortes Vanessa Isabel

Gallegos Mora Claudia Margarita

Jiménez García Carlos Alberto

Jiménez Murillo Karen Aidee

Tamayo Gómez Pilar Itzel

23 de Febrero del 2016

Introducción

La temperatura es una propiedad muy importante en termodinámica, ya que esta única propiedad determina cuando dos o más sistemas que interaccionan entre sí, se encuentra en un estado térmico de equilibrio cuando se pongan en contacto a través de una frontera rígida en común. Así como de forma experimental, pues, al depositar dos sustancias con temperatura distinta para que interaccionen en un vaso, evolucionaran hasta que gradualmente tengan la misma temperatura y con esto alcanzar el equilibrio térmico.

De acuerdo a la ley cero de la termodinámica, cuando uno de un par de sistemas se encuentra en equilibrio con un tercer sistema, también se encuentran en equilibrio entre sí (siendo en la práctica el termómetro el tercer sistema). Este postulado es muy importante en el establecimiento de escalas empíricas de temperatura y en termometría.

Un termómetro es calibrado, para después poner en equilibrio con algún sistema con temperatura desconocida y determinar un valor, que se obtiene midiendo alguna propiedad del termómetro dependiente la temperatura llamadas “propiedad termométrica” como son: volumen de gases, líquidos y sólidos; presión de gases a volumen constante; resistencia eléctrica de solidos; fuerza electromotriz de dos solidos distintos; intensidad de radiación y efectos magnéticos.

En la medición del equilibrio térmico del recipiente con los sistemas agua y hielo con tres diferentes termómetros: de mercurio (volumen), bimetálico (fuerza electromotriz), y termopar (resistencia eléctrica); se determinara la eficiencia de cada termómetro.

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:

1. Rapidez de respuesta
2.  Facilidad de lectura
3.  Rango

Fundamento teórico

El termómetro bimetálico es un instrumento utilizado para medir temperatura mediante la contracción y expansión de dos distintas aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación.

 Los termómetros bimetálicos están constituidos por un tubo en cuyo interior está colocada una espiral helicoidal bimetálica. Dicha espiral está soldada por un extremo a la parte inferior del tubo y por otra a una varilla de transmisión, a su vez conectada a una aguja indicadora.

El termómetro de mercurio es el más frecuente de los diferentes instrumentos que se utilizan para medir temperaturas. El mercurio presenta varias ventajas para la construcción de termómetros. A temperatura ambiente se encuentra en estado líquido y se mantiene en ese estado en una amplia gama de temperaturas: desde los 38.5 °C sobre cero. Una de sus principales desventajas se refiere al hecho de que los gases de mercurio son dañinos para la salud. Por esa razón, si se llega a romper u termómetro y el mercurio escapa, debemos tomar las debidas precauciones.

La figura 1.1 muestra esquemáticamente el funcionamiento de un termómetro de mercurio. La mayor parte del mercurio se encuentra en el bulbo situado en la parte inferior del termómetro. Este bulbo está conectado a un tubo de vidrio muy estrecho, de modo que la pequeña dilatación que experimenta el mercurio por efectos de una elevación de la temperatura se traducirá en una variación apreciable de la altura a la que llega.

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Un termopar se compone de dos conductores diferentes, en contacto uno con el otro, los cuales producen un voltaje al calentarse. Los termopares se utilizan como sensores de temperatura para la medición y el control y también se pueden utilizar para convertir un gradiente de temperatura en electricidad.

El termopar tipo K (cromel - alumel) es el termopar de propósito general más comúnmente utilizado. Tiene un bajo costo y existen una amplia variedad de sondas en el rango de −200 °C a +1350 °C / -330 °F a +2460 °F. La sensibilidad es de aproximadamente 41 µV/°C. El color de cable estándar es amarillo (+) y rojo (-).

Material

• Termómetro de bulbo con mercurio
• Termopar de cromel-alunel
• Termómetro bimetálico
• Vaso de precipitado de 250 mL
• Parrilla eléctrica
• Soporte universal
• Pinza para bureta
• Pinza para termómetro
• Cronometro analógico
• Agitador magnético
• Multímetro digital
• Calculadora

Procedimiento

1. Tomamos el equipo y procedimos a ensamblarlo
2. Tomamos hielo y lo colocamos dentro del vaso de precipitado
3. Colocamos los tres termómetros dentro del vaso de tal manera que estuvieran muy cerca, pero sin tocar las paredes del vaso ni entre sí.
4. Prendimos la parrilla a su nivel máximo y con agitación media.
5. Tomamos las medidas de temperaturas correspondientes de cada termómetro cada 30 seg. Hasta que el agua llego a su punto de ebullición.
6. Finalizado el proceso apagamos la parrilla y recogimos el material.
7. Realizamos las conversiones necesarias de las temperaturas a oC medidas por el termómetro bimetálico que eran en o F.

Resultados

Tabla 1. Medición de temperatura durante el calentamiento del agua.

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