Calibracion De Un Termometro

-12CALIBRACIÓN DE UN TERMÓMETRO DE MERCURIO
OBJETIVO
Determinación del punto cero, el factor de escala y la depresión de cero en un termómetro de mercurio.

MATERIAL
Calorímetro de Regnault y mechero. Termómetro a estudiar. Vaso de vidrio, hielo.

FUNDAMENTO TEÓRICO
Un termómetro de mercurio consta básicamente de un depósito de vidrio que se prolonga en una varilla provista de un tubocapilar 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.

Xe X
Calibrar un termómetro no es más que encontrar la relación matemática entre X y T. Para ello, se utilizan dos temperaturasconocidas 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, a presión constante, ocurren a una temperatura determinada, que se conoce con mucha precisión y se mantiene constante a lo largo del proceso de transición. Si la lectura del termómetro es, respectivamente, Xf y Xe y si suponemos que la relación entre Xy T es lineal, tendremos: T = Tf + Te − T f Xe − X f (X − X f ) = Tf +θ (X − X f ) [1]

Xf

Esta es la ecuación de la recta que pasa por los puntos (Tf,Xf) y (Te,Xe). La pendiente de la recta θ se llama factor de escala termométrica. La temperatura de fusión del agua apenas se ve afectada por los cambios de presión, de modo que podemos tomar Tf =0ºC. En este caso, la lectura Xf se denominapunto cero del termómetro. Por el contrario, la temperatura de ebullición Te es muy sensible a la presión. Por ello, para calibrar el termómetro necesitaremos conocer con bastante precisión la presión atmosférica en el laboratorio y, a partir de ella, la temperatura de ebullición Te.

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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 destilada mezclándola 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 hasta aproximadamente 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 Xf. . Para determinar la temperatura deebullición del agua, es necesario conocer la presión atmosférica H (en mm de Hg). Para ello disponemos de un barómetro de mercurio situado en la pared cercana a la puerta del laboratorio. El barómetro cuenta con un nonius 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 alturacorrecta, se toma la lectura ht que nos indica la altura de la columna. En el Apéndice 2, se explica cómo realizar la lectura del nonius. La presión atmosférica es igual a la altura multiplicada por la densidad del mercurio y por la aceleración de la gravedad. Sin embargo, la densidad del mercurio depende ligeramente de la temperatura y la aceleración de la gravedad depende ligeramente del lugar en dondenos encontremos. Como el barómetro está calibrado para 0º C y para g = 9.8 m/s2, tendremos que corregir la lectura ht para eliminar estos dos efectos. a) Corrección de temperatura

Como hemos dicho, el barómetro está calibrado para medir a 0ºC y, a la temperatura del laboratorio, tanto la escala metálica como el mercurio sufren una dilatación que altera la medida. La lectura de la presión...