Calibración termometro

CALIBRACIÓN DE UN TERMÓMETRO DE MERCURIO
 
 
OBJETIVO
 
Determinación del punto cero del factor de escala y de la depresión de cero en un termómetro de mercurio.
 
MATERIAL
 
Calorímetro de Regnault y mechero.
Termómetro a estudiar.
Vaso de vidrio, hielo.
 
FUNDAMENTO TEÓRICO
 
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Un termómetro de mercurio consta básicamente de un depósito de vidrio que  se prolonga en unavarilla provista de un tubo capilar vacío, (ver figura), por el que asciende el mercurio al dilatarse, como  consecuencia de la absorción de calor. Sobre la varilla se graba una escala graduada. La lectura X en la escala está relacionada con la temperatura T a la que se encuentra el termómetro.
 
Calibrar un termómetro no es más que encontrar la relación matemática entre X y T. Para ello, se utilizandos temperaturas conocidas que en nuestro caso serán la de fusión del hielo Tf y  la de ebullición del agua, Te. La fusión y la ebullición son transiciones de fase que ocurren a una temperatura constante y que se conoce con mucha precisión. Si la lectura del termómetro es, respectivamente, Xf y Xe y si suponemos que la relación entre X y T es lineal, tendremos:
 
               [1]
 
Esta esla ecuación de la recta que pasa por los puntos (Tf,Xf) y (Te,Xe). La pendiente de la rectase llama factor de escala termométrica y la ordenada en el origen Xf  punto cero.
 
La temperatura de fusión del agua apenas se ve afectada por los cambios de presión, de modo que podemos tomar Tf =0ºC. Sin embargo, la temperatura de ebullición es muy sensible a la presión, por lo que a la hora de calibrarel termómetro será necesario conocer con bastante precisión la presión atmosférica en el laboratorio y, a partir de ella, la temperatura de ebullición Te.
 
 
MÉTODO
 
1. Determinación del punto cero
 
En un vaso con hielo finamente picado se introduce el termómetro. Para estar seguros de que el sistema está en el punto de fusión, es preciso añadir una cierta cantidad de agua destiladamezclándola bien con el hielo y esperar (unos 5 minutos) hasta que el nivel del mercurio en el termómetro se estabilice; cuando esto ocurre, el nivel del mercurio marca el punto cero del termómetro, Xf. La lectura ha de realizarse con cuidado para evitar el error de paralaje.
 
2. Determinación de la presión en el laboratorio y del factor de escala
 
Se vierte agua en el calorímetro hastaaproximadamente los 2/3 de su volumen. A continuación se introduce el termómetro de manera que su bulbo quede fuera del agua. Se enciende el mechero y se espera a que hierva el agua durante unos minutos, al cabo de los cuales hacemos la lectura Xe. .
 
Para determinar la temperatura de ebullición del agua, es necesario conocer la presión atmosférica H (en mm de Hg). Para ello disponemos de unbarómetro de mercurio situado en la pared cercana a la puerta del laboratorio. El barómetro cuenta con un nonius[1] que hay que colocar manualmente a la misma altura que el menisco de la columna de mercurio (evitando siempre errores de paralaje). Una vez que se ha colocado el nonius a la altura correcta, se toma la lectura ht  que nos indica la altura de la columna.
 
Sin embargo, este valor no nosindica con exactitud la presión del laboratorio, sino que hay que realizar dos correcciones.
 
a)        Corrección de temperatura
 
El barómetro está calibrado para medir a 0ºC. A la temperatura del laboratorio, tanto la escala metálica como el mercurio sufren una dilatación que altera la medida. La lectura de la presión debe corregirse en la forma:
 
                                                                                                                         [3]
 
en donde la Ct  es una cantidad con dimensiones de mm de Hg, cuyo valor depende de la temperatura. El fabricante del barómetro proporciona el valor de Ct para un rango amplio de temperaturas en la tabla que se encuentra junto al barómetro.
 
b)       Corrección de gravedad
 
La presión atmosférica  real...