tp calibracion




Trabajo Práctico
“CALIBRACIÓN”



















Física - Segundo cuatrimestre - 2015




PARTE I

CALIBRACIÓN DE UN TERMÓMETRO


Objetivos:

Calibración de un termómetro.

Fundamento:

La calibración es el proceso en el que se hace interaccionar a un instrumento con un material de referencia, el cual tiene un comportamiento conocido respecto a la magnitud que se quiere medir y lleva unaincertidumbre asociada mayor que el patrón, pero menor que la del instrumento a calibrar.
En otros fines, la calibración sirve para evidenciar errores sistemáticos que puede llegar a tener el instrumento a utilizar y permite consecuentemente la corrección de lecturas obtenidas con el mismo.
En este caso se realizó la calibración de un termómetro, donde se utilizaron como valores de referencia lastemperaturas de fusión y ebullición del agua, ya que son las temperaturas que coinciden con los equilibrios de fase de agua, durante los cuales el calor absorbido se emplea en el cambio de estado y no en el aumento de la temperatura. Sin embargo, se debe tener en cuenta que la temperatura de ebullición varía con la presión, en cambio la temperatura de fusión es despreciable. Existe una ecuaciónmatemática que describe la relación entre ambas magnitudes, “ecuación de Clausius-Clapeyron”, y es la siguiente:

Siendo H la presión del día en que se realiza la verificación.

Con este valor ya corregido sumado a los valores que se obtienen experimentalmente podemos expresar una relación llamada α que se utilizará luego para corregir los valores que se obtengan del termómetro ya calibrado. Si eltermómetro está graduado al grado se expresa con dos decimales y si está graduado al décimo de grado se lo expresa con tres decimales. Para obtenerlo se usa la siguiente fórmula:


Siendo tₑ y tf las temperaturas de ebullición y fusión del agua respectivamente y t₁₀₀ y t₀ las lecturas obtenidas experimentalmente.
El error de cero puede determinarse a través de la medición de la temperatura de fusióndel agua, para luego corregir la lectura mediante la siguiente ecuación:

Siendo L la lectura que se mide, C₀ el error de cero y la razón que expresa la relación ya mencionada.

El valor alfa será sólo válido en el rango calibrado ya que su valor puede ser distinto dependiendo la región de la escala del termómetro que se esté considerando.

   Materiales y métodos:
   
  Según guía de trabajosprácticos de calibración versión 3.2 página 2 y 3.
link: http://virtual.ffyb.uba.ar/mod/resource/view.php?id=4039

Resultados:

-Presión atmosférica Bs. As. Lunes 24/8/15: 1021,2 hPa

-Temperaturas obtenidas con el termómetro

t0=C0=(0,0±0,1) div
t100=(99,0±0,1) div

-Relación entre los grados de la escala celsius y las divisiones del termómetro

α= 1,01°C/div

-Lectura corregida y expresadacorrectamente:

Lc= (20,2±0,1) °C

Discusión:

Se realiza una llevada a cero con una interfase de hielo y agua; y luego se mide la temperatura de ebullición del agua para comprobar si las divisiones de un termómetro específico ha sufrido modificaciones debido a su uso o por malos criterios para su fabricación. Para encontrar el valor de alfa que refleja cuántos °C corresponden a 1 división, se utilizacomo referencia las temperaturas de cambio de estado del agua que funde a 0°C y ebulle a 100°C y un To y T100 calculados experimentalmente. Dicho alfa se encuentra asociado a un error sistemático geométrico y el valor de To a un error sistemático aritmético. Al ser ambos errores sistemáticos, se pueden corregir.


Conclusión:

Para medir temperaturas (no simplemente para determinar divisiones), fuenecesario realizar las correcciones del error de cero y tener en cuenta la relación existente entre la escala y los grados Celsius, para poder así utilizar el termómetro en forma correcta. La relación anteriormente mencionada se encuentra representada por , una constante (utilizada para hacer la corrección), independiente de la presión del día, y representa la proporcionalidad entre divisiones...