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Universidad Rafael Landívar Facultad de Ingeniería Ingeniería Química Industrial Laboratorio de Fisicoquímica, sec.07 Ing. Rafael Grajeda

PRÁCTICA NO.01 (PARTE B) CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCI ÓN DE UN TERMÓMETRO Y EL ESTABL ESTABLECIMIENTO ECIMIENTO DE SU ES ESCAL CALA A EMPÍRICA DE TEMPERATURA.

Andrea Sofía Pocasangre Priego 1019619 Guatemala, 20 de febrero de 2021

 

CONTENIDO ABSTRACT ABSTRA CT ....................................................................................................................... 3  RESULTADOS RESULTA DOS .................................................................................................................. 4  CUANTITATIVOS........................................................................................................... CUANTITATI VOS........................................................................................................... 4  CUALITATIVOS CUALITATIV OS ............................................................................................................. 4  DISCUSIÓN DE RESUL RESULTADOS TADOS ........................................................................................ 5   CONCLUSIONES CONCLUSIO NES .............................................................................................................. 6  PREGUNTAS DE POST – LABORATORIO ...................................................................... 6  REFERENCIAS REFEREN CIAS ................................................................................................................. 8  APÉNDICE APÉNDIC E ........................................................................................................................ 8  DIAGRAMA DE EQUIPO ............................................................................................... 8  DATOS ORIGINALE ORIGINALES S .................................................................................................... 8  Tabla No.03 Datos Originales ..................................................................................... 8 DATOS OBTENIDOS..................................................................................................... 9  Tabla No.04 Datos Obtenidos ..................................................................................... 9 DATOS CALCULAD CALCULADOS OS.................................................................................................. 9  MUESTRA DE CÁLCULO .............................................................................................. 9  ANÁLISIS DE ERROR ................................................................................................... 9  Tabla No,05 Análisis de Error ..................................................................................... 9

 

 ABSTRACT  AB STRACT La práctica de laboratorio no.01 titulada “Construcción de un termómetro y el establecimiento de su escala empírica de temperatura” fue realizada el 06 de febrero de

2021, para esta práctica de laboratorio se había fijado como objetivo general, construir un termómetro estableciendo su escala empírica de temperatura. Como objetivos específicos se construirde un medición termómetro existentes, comprender el funcionamiento de tenían, los aparatos decon la materiales temperatura. Establecer una escala empírica de temperatura, que se pueda interpretar en el aparato construido. Se logró satisfactoriamente con todos/ los objetivos de dicha práctica, el termómetro se construyó a partir de un tubo de en sayo con una parte de su capacidad llena de alcohol y un tubo capilar, se selló con un corcho a manera que no pudiera escapar el aire. El termómetro construido funciona de manera isobárica, pues la presión permanece constante a lo largo del procedimiento, mientras aumenta tanto el volumen como temperatura. Se tomó la altura que el alcohol alcanzó en cada uno de los calentamientos realizados, y se pudo realizar una escala empírica de la temperatura. La ecuación de la recta que se obtuvo al relacionar la temperatura con la altura es E = 0.675(C°) - 19.95.

 

RESULTADOS CUANTITATIVOS Tabla No.01 Resultado Resultadoss Cuantitativos Ecuación de la recta a partir de la relación de escala Celsius con la escala

E = 0.675(C°) - 19.95  19.95 

creada E. Fuente: Propia, 2021.

Gráfica N0.01 Escala construida de temperatura empírica relacionada con la nueva escala creada “E”  Relación Escala Celsius con "E" 16 14 12    m10    c    n    e    a 8    r    u    t 6     l    A

4

E = 0.675(C°) 0.675(C°) - 19.95 R² = 1

2 0 0

10

20

30

40

50

60

Temperatura en °C

Fuente: Propia, 2021

CUALITATIVOS Tabla No.02 Observaciones Procedimiento

Construir un termómetro y su escala empírica

Observaciones Tras montar por completo el equipo que se utilizaría, se comenzó a calentar el agua que se encontraba el beacker para poder realizar el baño de maría para el termómetro construido, la temperatura aumentó con rapidez, al llegar a 38 ± 0.5°C se tomó la altura que el alcohol había tomado partiendo del punto de referencia que se había identificado, siendo esta de 5.7 ± 0.05cm. Tras esto, se volvió a calentar el equipo dejando que la temperatura llegará teóricamente a 60°C, sin 50± embargo, se detuvo el calentamiento a los 0.5°C

 

ya que había alcanzado una altura de 13.8 ± 0.05cm rápidamente y la altura que el tubo capilar tenía era de 25 ± 0.05cm, evitando así un derrame. Fuente: Propia, 2021.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS Durante la práctica de laboratorio el principal objetivo fue tomar nota de la altura que el alcohol tomaba en dependencia de la temperatura a la que este estuviera. El tubo capilar que se utilizó tenía tení a una altura total de 25 cm, por lo que se debía de tener un máxim máximoo control de la temperatura y evitar que el alcohol dentro de este se derramara. Para cualquier termómetro útil, la temperatura empírica, t, debe ser un valor único, continuo y una función monótona de alguna propiedad del sistema termométrico, designada por x. Ejemplos de propiedades termométricas son el volumen de un líquido, la resistencia eléctrica de un metal o semiconductor y la fuerza electromotriz generada en la unión de dos metales diferentes. El caso más simple que podemos imaginar es aquel en que la temperatura empírica, t, está relacionada linealmente con el valor de la propiedad termométrica, x:

t (x) = a + bx  La Ecuación define una escala de temperatura en términos de una propiedad termométrica específica, fijadas las constantes a y b. La constante a determina el cero de la escala de temperatura, ya que t(0) = a, y la constante b determina el tamaño de la unidad de temperatura, denominada grado. (Engel, T. 2006. Pág. 4) Dado esto, se puede comprender de mejor manera la ecuación que se obtuvo a partir de los datos del laboratorio, ecuación que se muestra en la tabla No,01. No,01 . E = 0.675(C°) - 19.95, 19.95, está escrita de la manera t(x) = a + bx, donde a sería  – 19.95  en la escala E creada, y

0.675 indica el tamaño de la unidad de temperatura. Se puede comprender el funcionamiento de un termómetro como un proceso isobárico, sin embargo, por ser un líquido y una cantidad mínima no existe un cambio significativo en su volumen, por lo que los termómetros solamente se basan en estar hechos de un material que tenga una propiedad dependiente de la temperatura.  

 

CONCLUSIONES 1. La ecuación de la gráfica construida que relaciona la temperatura con altura del alcohol es E = 0.675(C °) - 19.95.  2. El cero de la escala E de temperatura creada es -19.95.  3. El termómetro funciona de manera isobárica, aunque por ser líquido este no unentre cambio significativo de volumen. 4. presenta La relación temperatura y altura que se obtuvo durante la práctica de laboratorio es lineal. 

PREGUNTAS DE POST  – L  LAB ABOR ORATORI ATORIO O 1. Describa el volumen de dilatación del alcohol, contra la temperatura. Al encontrarse sus moléculas con más libertad para moverse, el volumen que ocupa cada una aumenta más fácilmente con la temperatura, por lo que también lo hace el volumen del líquido en su conjunto. Su expresión es similar a la dilatación volumétrica de los sólidos. La dilatación de los líquidos sigue la expresión: V=V0⋅(1+α ΔT) ⋅ ΔT)  Donde: V, V0: Volumen final e inicial respectivamente del líquido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro al cubo (m 3) α:  Coeficiente de dilatación del líquido. Es específico de cada líquido y representa el aumento de volumen de un líquido de volumen la unidad, cuando su temperatura se eleva 1 K. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el K-1, aunque también se usa el ºC-1 ∆T: Incremento de temperatura que experimenta el líquido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kelvin (K), aunque también se usa el º C. (Fernández, J. s,f). Donde α para el etanol es 250 x 10 -6 C-1 

 

2. Dibuje un gráfico que relacione la escala de temperatura empírica encontrada contra la escala Celsius. Relación de E vs °C 60 50 40 30

   E    a     l    a 20    c    s    E

10

y = 0.675x 19.95 5 0.675x - 19.9 R² = 1

0 -10 -20

0

20

40

60

80

100

120

Escala °C

Fuente: Propia, 2021 Se ingresó la temperatura en °C dentro de la ecuación de la recta para obtener la temperatura en E. 3. Dadas las limitacione limitacioness de rango de temperatura del alcohol y las limitaci limitaciones ones ambientales del mercurio, ¿qué otros líquidos son viables para utilizar en termómetros de este tipo? Podría usarse el Tolueno en una temperatura de 70 a 100°C, pentano de 200 a 20°C, el alcohol de 110 a 70°C y mercurio de 35 a 280°C.

 

REFERENCIAS 1. Fernández, J. (s,f) “¿Porqué se dilatan los cuerpos?” Recuperado de: https://www.fisicalab.com/apartado/dilataciontermica#:~:text=%CE%B3%3A%20Coeficiente%20de%20dilataci%C3%B3n%20vo lum%C3%A9trica,tambi%C3%A9n%20se%20usa%20el%20%C2%BAC   2. Engel, T. Reid, P. (2006) “Química Física” Pearson Addison Wesley: Madrid. 

 APÉNDICE DIAGRAMA DE EQUIPO

Soporte Universal

Capilar de vidrio con corcho

Tubo de Ensayo

Beaker Rejilla de Asbesto Mechero

Fuente: Propia, 2021

DATOS ORIGINALES Tabla No.03 Datos Originales

Procedimiento

Te Tempera mperatura tura

Altura Altur a

Primer calentamiento del alcohol

38 ± 0.5°C

5.7 ± 0.05 cm

 

Segundo calentamiento del alcohol Fuente: Propia, 2021

50 ± 0.5°C

13.8 ± 0.05cm

DATOS OBTENIDOS Tabla No.04 Datos Obtenidos Ecuación de la recta a partir la relación de escala Celsius con ladeescala creada E. Fuente: Propia, 2021

E = 0.675(C°) - 19.95  19.95 

DATOS CALCULADOS NO APLICA

MUESTRA DE CÁLCULO NO APLICA

ANÁLISIS DE ERROR Tabla No,05 Análisis de Error Instrumento Termómetro Regla Fuente: Propia, 2021

Incertidumbre ± 0.5°C ± 0.05 cm