Termodinamica

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ÍNDICE


• Práctica 1:
Calibración de un termómetro de resistencia de platino……………… 3

• Práctica 2:
Calibración de un termopar………………………………………………………………….5

• Práctica 3:
Ecuación térmica de estado de un gas ideal…………………………………..…7

• Práctica 4:
Ecuación térmica de estado de unasustancia pura……………………..…13

• Práctica 5:
Determinación del coeficiente adiabático del aire………………..…….20






















PRÁCTICA 1:

CALIBRACIÓN DE UN TERMÓMETRO DE RESISTENCIA DE PLATINO

El objetivo de esta práctica es la determinación de las constantes de la ecuación termométrica de un termómetro de resistencia (Pt-100) mediante su calibración enpuntos fijos. Para conseguir este objetivo necesitamos un termómetro de resistencia, un multímetro para controlar la corriente, y para medir con el termómetro: un baño de agua en ebullición y un baño de hielo. Los termómetros de resistencia se fundamentan en el aumento de la resistencia de los metales (en este caso de platino) con la temperatura. Este aumento de la resistencia con la temperatura sigueuna función del tipo:

R = Ro (1 + at + bt 2 …)

Como trabajamos en un intervalo de temperaturas entre 0 ºC y 100 ºC podremos despreciar los términos cuadráticos y mayores. La ecuación que usaremos se reduce a:

R = Ro (1 + at)

Este termómetro de resistencia de material platino pt-100, cuyo termino nos indica el valor nominal de la resistencia a 0 Celsius tiene unasventajas que vienen dadas por su elevada precisión, su rango de trabajo (13.8-96.8ºC) y las lecturas continuas y automáticas aunque posee como inconvenientes posibles problemas de la variación de la tensión, el que se puedan producir ciclos de histéresis y que a altas temperaturas el platino se oxide imposibilitando el funcionamiento del termómetro.


La forma de proceder en esteexperimento es tomando medidas en puntos fijos, los puntos elegidos son el punto de fusión y ebullición del agua.


Para el primer punto fijo (fusión del agua, por lo que esta experiencia se realiza a 0ºC=273’15K) tenemos un recipiente apropiado donde se coloca hielo en escamas y se compacta, a continuación rociamos con una pequeña cantidad de agua destilada a temperatura ambiente de manera quecoexistan dos fases sin que el hielo flote para que cuando sumergimos el termómetro esté en contacto con ambas fases. Registramos el valor de la resistencia cuando el termómetro se encuentra en equilibrio térmico con la mezcla.

La primera vez que medimos obtenemos un valor de 100.26Ω y al repetir la experiencia para asegurarnos, un valor de 100.15Ω por lo que la resistencia media a 0ºC seencuentra en este intervalo de valores.


Se procede ahora a evaluar la resistencia en el segundo punto fijo, que corresponde al punto de ebullición del agua (100ºC).
Obtenemos la ebullición del agua destilada en un recipiente con manta calefactora. En este proceso se introduce el termómetro de resistencia de forma que quede en su mayor parte en la interfase entre el líquido y elvapor.

Como la temperatura de ebullición depende de la presión hemos de tomar el valor de la presión en el lugar de trabajo que es 700mmHg.


En una primera medida obtenemos un valor de 138.12Ω y al repetir la experiencia para asegurarnos, un valor de 138.35Ω.


Con estas medidas calculamos las constantes Ro y a de la ecuación termométrica utilizando el valor medio dela resistencia obtenido en ambas experiencias.


0ºC:
X1 = 100.26
X2 = 100.15
X3= (X1 + X2)/2= 100.205Ω

100ºC:

Y1 =138.12
Y2 =138.35
Y3 = (Y1 + Y2 )/2= 138.235Ω



Aplicando la ecuación lineal, obtenemos las siguientes constantes aproximadas:

Ro ≈ 100.205
a≈ 3.79·10-3


PRÁCTICA 2:

CALIBRACIÓN DE UN TERMOPAR

Un...