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Informe de Laboratorio: Escalas de Temperatura, Apuntes de Física

terrestre todo con derecho de argumento

Tipo: Apuntes

2020/2021

Subido el 07/05/2021

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UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE FÌSICA
www.uan.edu.co
Informe de Laboratorio
Juan Pablo Ojeda, Daniel David Abril
Asesora: Angélica Gómez
Programa de Ingeniería Industrial
Universidad Antonio Nariño
La temperatura está asociada con una cantidad escalar la cual
se encarga de sensación de frío y calor. Sin embargo, para
poder definir operacionalmente este concepto es necesario
disponer de alguna propiedad termométrica, es decir, una
propiedad que varíe con la temperatura, para poder usar dicha
propiedad para definir una escala de temperatura.
ABSTRACT:. Temperature is associated with a scalar
quantity which is responsible for the sensation of cold and heat.
However, in order to define this concept operationally, it is
necessary to have some thermometric property, that is, a
property that varies with temperature, to be able to use this
property to define a temperature scale.
KEYWORDS:Heat,Thermometer, Degrees, Centigrade,
Energy, Calibration, Movement, voltage, characteristics.
I. INTRODUCCIÓN
En este tema desarrollaremos algunas de las ideas que
constituyen las bases de la Termodinámica y, en particular, en
este tema introduciremos los conceptos de calor y
temperatura.
La Termodinámica es la parte de la Física que se dedica al
estudio de
las transformaciones de energía donde intervienen calor,
trabajo mecánico y
otros aspectos de la energía, así como la relación que existe
entre
transformaciones y las propiedades de la materia.
aEstudiantes de ingeniería ________.
II. ASPECTOS TEÓRICOS
La temperatura de los cuerpos es un concepto que el hombre
primitivo precientifico capto a través de sus sentidos. si
tocamos dos piedras iguales, una a la sombra y otra calentada
por el sol las encontramos diferentes. tienen algo distinto que
detecta nuestro tacto, la temperatura. las primeras valoraciones
de la temperatura dadas a través del tacto son simples y poco
matizadas. con el diseño de aparatos se pudieron establecer
escalas para una valoración mas precisa de la temperatura.
El primer termómetro se atribuye a Galileo que diseño uno en
1592 con un bulbo de vidrio del tamaño de un puño y abierto a
la atmósfera a través de un tubo delgado.
Fig. 1 Galileo Galilei inventor del primer termómetro 1592 [1]
bDocente de Física, Departamento Cien cias Básicas.
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¡Descarga Informe de Laboratorio: Escalas de Temperatura y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE FÌSICA

www.uan.edu.co

Informe de Laboratorio

Juan Pablo Ojeda, Daniel David Abril

Asesora: Angélica Gómez

Programa de Ingeniería Industrial

Universidad Antonio Nariño

La temperatura está asociada con una cantidad escalar la cual se encarga de sensación de frío y calor. Sin embargo, para poder definir operacionalmente este concepto es necesario disponer de alguna propiedad termométrica, es decir, una propiedad que varíe con la temperatura, para poder usar dicha propiedad para definir una escala de temperatura.

ABSTRACT :. Temperature is associated with a scalar

quantity which is responsible for the sensation of cold and heat. However, in order to define this concept operationally, it is necessary to have some thermometric property, that is, a property that varies with temperature, to be able to use this property to define a temperature scale.

KEYWORDS: Heat,Thermometer, Degrees, Centigrade,

Energy, Calibration, Movement, voltage, characteristics.

I. INTRODUCCIÓN

En este tema desarrollaremos algunas de las ideas que constituyen las bases de la Termodinámica y, en particular, en este tema introduciremos los conceptos de calor y temperatura. La Termodinámica es la parte de la Física que se dedica al estudio de las transformaciones de energía donde intervienen calor, trabajo mecánico y otros aspectos de la energía, así como la relación que existe entre transformaciones y las propiedades de la materia. aEstudiantes de ingeniería ________.

II. ASPECTOS TEÓRICOS

La temperatura de los cuerpos es un concepto que el hombre primitivo precientifico capto a través de sus sentidos. si tocamos dos piedras iguales, una a la sombra y otra calentada por el sol las encontramos diferentes. tienen algo distinto que detecta nuestro tacto, la temperatura. las primeras valoraciones de la temperatura dadas a través del tacto son simples y poco matizadas. con el diseño de aparatos se pudieron establecer escalas para una valoración mas precisa de la temperatura. El primer termómetro se atribuye a Galileo que diseño uno en 1592 con un bulbo de vidrio del tamaño de un puño y abierto a la atmósfera a través de un tubo delgado. Fig. 1 Galileo Galilei inventor del primer termómetro 1592 [1] bDocente de Física, Departamento Ciencias Básicas.

A mediados del siglo XVII, Robert Boyle descubrió las dos primeras leyes que manejan el concepto de temperatura,la temperatura de ebullición disminuye con la presión. Los termómetros tuvieron sus primeras aplicaciones practicas en meteorología, agricultura, medicinaantes de la aparición de los termómetros de mercurio se construyeron termómetros de alcohol como los de Amontons y Reamur. En 1717 Fahrenheit, un germano-holandés fabricante de instrumentos técnicos, construyo e introdujo el termómetro de mercurio con bulbo y tomo como puntos fijos:

  • el de congelación de una disolución saturada de sal común en agua
  • la temperatura del cuerpo humano. Dividió la distancia que recorría el mercurio en el capilar entre estos dos estados en 96 partes iguales. Fahrenheit ajusto la escala para que el punto de congelación del agua ( 0ºC en la escala Celsius ) fuera de 32 ºF y la temperatura de ebullición del agua de 212 ºF. La escala Fahrenheit no tenia valores negativos ( no se podían lograr en esa época temperaturas por debajo de cero grados ) y era bastante precisa. En 1740, Celsius, científico sueco de upsala, propuso los puntos de fusión y ebullición del agua al nivel del mar ( P= atm) como puntos fijos y una división de la escala en 100 partes grados.

Actividades Previas al Laboratorio

Con base en la bibliografía propuesta, responda las siguientes preguntas relacionadas con la temperatura y su medición:

  1. ¿A qué llamamos sensación térmica? Comenta sobre el órgano del cuerpo humano que percibe el calor. R / Se llama sensación térmica a la reacción del cuerpo humano ante el conjunto de condiciones que determinan el ambiente habitado desde el punto de vista térmico. Los termorreceptores superficiales son un grupo de terminaciones nerviosas que se encuentran en la piel con la finalidad de captar y responder ante los cambios de temperature. 2. ¿Qué quiere decir que un termómetro mide su propia temperatura? R / El termómetro mide la temperatura del ambiente o cuerpo con el que está en contacto; como la temperatura del cuerpo que está midiendo se pasa al cuerpo del termómetro, este mide la temperatura que tiene su propio cuerpo.
  2. Consulte y consigue breves biografías de los padres de la termometría; Daniel Gabriel Fahrenheit, Anders Celsius y William Thomson (Lord Kelvin). Haga énfasis en su aporte a la construcción de escalas de temperatura. R / Daniel Gabriel Fahrenheit: Fue un físico, ingeniero y soplador de vidrio nacido en Polonia de origen alemán, célebre entre otras cosas por haber desarrollado el termómetro de mercurio y la escala Fahrenheit de temperatura.Pasó gran parte de su vida en los Países Bajos. Fig. 2 Daniel Gabriel Fahrenheit [2] Anders Celsius : Fue un físico y astrónomo sueco. Es conocido por idear una escala de temperatura centígrada, aunque diferente a la que se basa el sistema utilizado en la actualidad, pero que se denomina "Celsius" en su memoria.

De hacia

Fahrenheit

hacia

Celsius

hacia Kelvin

ºF F (ºF -

(ºF-

ºC (ºC * 1.8) + 32 C ºC + 273.

K (K-

K -

K

  1. Realice la transformación de las siguientes temperaturas de una escala a otra utilizando las relaciones correspondientes: 50C a K 120, 0C a K, 380 K a 0C, 60 F a 0C, 130C a 0 F. R / 𝟓𝟎𝑪 𝒂 𝑲 50 °𝐶 + 273. 15 = 𝟑𝟐𝟑, 𝟏𝟓 𝑲 𝟏𝟐𝟎, 𝟎𝑪 𝒂 𝑲 120 °𝐶 + 273. 15 = 𝟑𝟗𝟑, 𝟏𝟓 𝑲 𝟑𝟖𝟎 𝑲 𝒂 𝟎𝑪 380 𝐾 − 273. 15 = 𝟏𝟎𝟔, 𝟖𝟓 °𝑪 𝟔𝟎 𝑭 𝒂 𝟎𝑪 ( 60 °𝐹 − 32 ) × 5 / 9 = 𝟏𝟓, 𝟓𝟓𝟔 °𝑪 𝟏𝟑𝟎𝑪 𝒂 𝟎 𝑭 ( 130 °𝐶 × 9 / 5 ) + 32 = 𝟐𝟔𝟔 °𝑭
  2. ¿Cuáles son las temperaturas de congelación del agua en las escalas Celsius y Fahrenhit? ¿Y las del agua hirviente?. (En condiciones normales de presión atmosférica: 1 atm). R / La escala Fahrenheit se define de manera que el punto de congelación del agua es a 32 Fahrenheit y el de ebullición a 212 grados Fahrenheit. .En la escala Celsius el punto de congelación del agua se considera los 0 grados (centígrados) y el punto de ebullición los 100 grados (centígrados).
  3. Consulte las temperaturas promedio de: Ebullición del agua, Cuerpo humano, Planeta Tierra, El magma, Fusión del hielo. R / Ebullición del agua : 100 °C Cuerpo humano : 36.1°C Planeta Tierra: Mínima 184 K, - 89,15 °C Media 287,2 K, 14,05 °C Máxima 331 K, 56,7 °C El magma : Entre 700 y 1200ºC. Fusión del hielo: Entre 0 ° C (32 °F; 273 K) ANÁLISIS CUANTITATIVO Y CUALITATIVO De los resultados obtenidos en las secciones anteriores, detalle, explique y justifique sus análisis, respondiendo las siguientes cuestiones.
  4. Con los datos obtenidos construya un gráfico Voltaje del LM35 vs Temperatura del Termómetro. R/: se muestra una grafica la cual presenta en nivel de Voltaje dependiendo de su temperatura medida por un termómetro.
  5. ¿Observa un comportamiento lineal entre las variables graficadas? Si su respuesta es afirmativa, realice un ajuste de regresión lineal usando el método de mínimos cuadrados y encuentre la ecuación de calibración para el termómetro LM35. Método de mínimos cuadrados 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Voltaje del LM35 vs Temperatura del Termómetro. Voltaje Temperatura

x y x. y (^) 𝑥^2 19 190 3610 361 20 200 4000 400 25 245 6125 625 30 294 8820 900 35 345 12075 1225 40 383 15320 1600 45 431 19395 2025 50 483 24150 2500 55 527 28985 3025 60 574 34440 3600 65 621 40365 4225 70 665 46550 4900 75 714 53550 5625 80 766 61280 6400 85 805 68425 7225 90 884 79560 8100 ∑ 884 8127 506650 52736

∑ 𝑥𝑦−(∑𝑥) 𝑛(∑𝑦) ∑𝑥^2 −(∑𝑥 2 𝑛 )

506650 −^884 × 168127 52736 −(^884 ) 2 16

− 14. 79 ×

Calibración para el termómetro LM35. 150 °C = 1500 mV

  • 55 °C = - 550 mV^1
  1. ¿Qué significa la pendiente en la ecuación encontrada para la curva de calibración? R/: Una curva de calibración es la representación gráfica de una señal que se mide en función de la concentración de un analito. La calibración incluye la selección de un modelo para estimar los parámetros que permitan determinar la linealidad de esa curva. y, en consecuencia, la capacidad de un método analítico para obtener resultados que sean directamente proporcionales a la concentración de un compuesto en una muestra, dentro de un determinado intervalo de trabajo.
  2. ¿Qué significa el punto de corte con el eje vertical en la ecuación encontrada para la curva de calibración? R/: La etapa de calibración analítica se realiza mediante un modelo de línea recta que consiste en encontrar la recta de calibrado que mejor ajuste a una serie de “n” puntos experimentales, donde cada punto se encuentra definido por una variable “x” (variable independiente, generalmente concentración del analito de interés) y una variable “y” (variable dependiente, generalmente respuesta instrumental). La recta de calibrado se encuentra definida por una ordenada al origen (b) y una pendiente (m), mediante la ecuación y = mx + b. La ecuación de la línea de mejor ajuste puede entonces utilizarse para determinar la concentración de la muestra, usando la señal del instrumento se correlacionan con la concentración. Se deberán diluir las muestras con las medidas que se encuentran fuera del rango lineal de la trama, con el fin de estar en el rango lineal.
  3. En la figura 4.4 se observa la curva de calibración teórica del sensor LM35 (proporcionada por el fabricante). Determine su pendiente y calcule un error porcentual respecto a la encontrada en sus resultados experimentales. ¿Qué puede afirmar de las diferencias o concordancias encontradas? R² = 0. R² = 0. R² = 0.

0 20000 40000 60000 80000 100000 0 50 100

Minimo Cuadrado