INFORME DE CALIBRACION DEL TERMOMETRO PROCEDIMIENTO 1. Agregamos más o menos 2 cm de altura del líquido problema en el tubo Durham. 2. Colocamos el tubo capilar al fuego, giramos este mismo para poder sellar los dos extremos del tubo, luego de estos estar perfectamente sellados para evitar inconvenientes futuros con las mediciones, partimos el mismo por la mitad, agregamos mas o menos 1 cm de el solido problema en una mitad del tubo y la otra mitad la colocamos dentro del tubo de Durham de manera tal que el extremo sellado quede arriba. 3. Sujetamos el tubo de Durham con el capilar dentro y el otro capilar que contiene el solido, el termómetro y el termocupla con ayuda de un caucho, haciendo que quedaran todos a la misma altura. 4. Agregamos mas o menos 150 g de agua en el matraz de Erlenmeyer. 5. Acomodamos el mechero Bunsen en el soporte con el aro y el Erlenmeyer encima, y con ayuda de una pinza de doble nuez sujetamos lo que habíamos amarrado antes con el caucho de manera tal que el agua del Erlenmeyer cubra la mitad del capilar del sólido. 6. Calentamos y al final debemos haber tomado 5 temperaturas: 6.1 Temperatura de fusión del agua; para esto usamos un vaso con hielo y agua, introdujimos el termómetro en este durante 2 minutos y luego de este tiempo tomamos la temperatura. 6.2 Temperatura de fundición del sólido; esta la conocemos estando pendientes de cuando el solido se torne transparente o incoloro, en este momento tomamos la temperatura registrada en el termómetro y termocupla. 6.3 Temperatura de ebullición del líquido problema; distinguida en cuanto empezara un burbujeo constante en el capilar colocado dentro del tubo de Durham. 6.4 Temperatura del punto de ebullición del agua; Conocida apenas esta empezara a hervir. 6.5 Temperatura de solidificación del sólido problema; Luego de tener la sacamos el termómetro y lo que estaba amarrado al mismo 1 o 2 cm del vaso, secamos y en el momento en que quede escarcha en el capilar donde habíamos agregado el sólido tomamos la temperatura. TABLA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
T. Ambiente
Tº En Termómetro 20ºC 0ºC 60ºC 70ºC 92ºC 50ºC
Tº En Termocupla 0°C 59,5ºC 69,8ºC 89,6ºC 49,3ºC
MARCO TEORICO Punto de ebullición Es la máxima temperatura a la que una sustancia puede presentarse en fase líquida a una presión dada; por su relación con el cambio del estado líquido al estado gaseoso de una sustancia (la vaporización), se le representa en la curva del diagrama de fases que separa ambos estados. Cada punto (T, P) que constituye dicha curva representa un estado de la sustancia en el que ambas fases se encuentran en equilibrio (coexisten). La temperatura correspondiente a cada uno de esos puntos es un punto de ebullición. Ya que para una sustancia existen diferentes puntos de ebullición, según la presión a la que se determine, cuando se habla del punto de ebullición, se hace referencia a la presión ambiental: el punto de ebullición de una sustancia es la temperatura que interseca (corta) la curva de equilibrio líquido-vapor en el punto de la presión ambiental. Punto de fusión: Se refiere al cambio del estado sólido al estado líquido de una sustancia (la fusión). El punto de fusión se define en términos de la curva que separa ambos estados de agregación en el diagrama de fases. Cada punto (T,P)que constituye dicha curva representa un estado de la sustancia en el que ambas fases se encuentran en equilibrio (coexisten). La temperatura correspondiente a cada uno de esos puntos es un punto de fusión. Cuando se habla del punto de fusión, se hace referencia a la presión ambiental: el punto de fusión de una sustancia es la temperatura que interseca (corta) la curva de equilibrio sólido-líquido en el valor de la presión ambiental.1(Picado & Álvarez, 2008)
(Picado & Álvarez, 2008) Presión y temperatura de saturación
Temperatura de saturación: Temperatura de cambio de fase para una presión P fija. La temperatura a la cual un liquido hierve a la presión de 760 mm de mercurio se denomina Temperatura de ebullición normal (para el agua, T eb= 100°C) Presión de vapor (o de saturación, o tensión de vapor): Presión a la cual una cierta sustancia cambia de fase para una temperatura dada.
Cuando un líquido está en equilibrio con su vapor, hemos observado que, a una temperatura dada, la presión que el vapor ejerce sobre el líquido sólo depende de dicha temperatura. Cuanto más elevada sea esta, mayor será la presión de vapor. Podremos decir que un líquido hervirá a una temperatura dada cuando éste alcance su presión de vapor. De la misma manera un líquido coexistiendo con una mezcla de gases entre las que se encuentra su vapor estará en desequilibrio mientras la presión parcial de dicho vapor no alcance el valor correspondiente a la presión de vapor de la sustancia a esa temperatura. Así se explica, por ejemplo, la evaporación espontánea de los mares y ríos. 2(Velasco Callau, Martínez Gracia, & Gómez Martín, 2010)
DEPENDENCIA DE LA COSNTANTE DE EQUILIBRIO CON LA PRESION Y LA TEMPERATURA De acuerdo con la ecuación
⁄
la dependencia de la constante de
equilibrio con la temperatura es evidente; pero en cambio, la dependencia de presión dependerá de si es, o no, función de P. DEPENDENCIA DE LA COSNTANTE DE EQUILIBRIO
con la
CON LA PRESION
Puesto que la dependencia de con P ha de estar implícita en recordemos la ∑ definición de esta última cantidad: . Es inmediato concluir que la dependencia de con la presión radicara, si la hay en los . 3 (Jose
Luis Movilla, 2005)
COHESION Y ADHESION A la fuerza de atracción entre moléculas de la misma clase se llama cohesión. La cohesión mantiene juntas a las moléculas de un sólido. Si un sólido se rompe, una capa de moléculas de los gases de aire, que está sobre la superficie rota, nos impide reconstruir el sólido, uniendo íntimamente las piezas. 4
(Cabrera, 1996)
TIPOS DE TERMOCUPLAS
TIPO B (PtRh 30%-PtRh 6%) Las ventajas de la termocupla tipo B sobre la tipo R o tipo S son su capacidad para medir temperaturas levemente más altas, su mayor estabilidad y resistencia mecánica y su aptitud de ser utilizada sin comprensión de junta de referencia para fluctuaciones normales de la temperatura ambiente.
TIPO R ( PtRh 13%- Pt) Las termocuplas tipo R pueden ser utilizadas en forma continua en atmosferas oxidantes o inertes hasta 1.400°c. No son tan estables como la tipo B en vacio.
TIPO S (PtRh 10%- Pt) Es la termocupla original platino-radio para la determinación de temperaturas entre el punto de solidificación del antimonio 630,74°c, también puede ser utilizada en forma continua en atmosferas oxidantes o inertes hasta 1.480°c.
TIPO J (Fe-CuNi) Termocupla hierro-constante, el hierro es conductor positivo, mientras que para el conductor negativo se recurre a una aleación de 55% de cobre y 45% de niquel. 5
(sapiensman) ECUACIÓN QUE PUEDA ESTIMAR A PARTIR DEL PUNTO DE EBULLICION DEL AGUA A QUE ALTURA ESTA DEL NIVEL DEL MAR
Donde: Z= Altura (altitud) = Presión del mar = Presión-vapor, en cuanto a Z. Aceleración (Gravedad) 6
ANALISIS DE RESULTADOS
Determinamos la calibración del termómetro y termocupla teniendo en cuenta solo las temperaturas del punto de fusión y ebullición del agua y luego hallamos la ecuación de la recta para hallar las demás temperaturas corregidas Calibración Termómetro T° Leida T° Corregida
0 92
0 91,6
Calibración Termocupla T° Leida T° Corregida 0 0 90,6 91,6
C. Termómetro 100 y = 0.9957x
T° Corregida
80 60
C. Termómetro
40 Linear (C. Termómetro)
20 0 0
20
40
60
80
100
T° Leída
C. Termocupla 100 y = 1.011x
T°Corregida
80 60
C. Termocupla
40 Linear (C. Termocupla)
20 0 0
20
40
60
T° Leída
80
100
Hallamos las demás temperaturas corregidas con base en la ecuación dada:
°T
Termómetro
Termocupla
y=0,9957*60=59,742
y=1,011*59,5=60,154
y=0,9957*70=69,699
y=1,011*69,8=70,567
y=0,9957*50=49,785
y=1,011*49,3=49,842
Hallamos el liquido problema, el cual teniendo en cuenta las temperaturas nos dio: Butanona= Sabemos que su punto de ebullición es de 79,64 y que este liquido, al ser acetona no es asociado; teniendo en cuenta esto al valor le sumamos 5°C, lo que nos da un total de temperatura de ebullición de: 74,699 °C con base en el termómetro y 75,567°C con base en la termocupla.
Ahora con los datos anteriores podremos calcular el porcentaje de error que se obtuvo:
% ERROR TERMOMETRO:
% ERROR TERMOCUPLA:
Ahora hallamos el sólido problema, el cual teniendo en cuenta las temperaturas nos dio: Bifenilo: Este posee un punto de fusión con valor de 69,2°C, Y sus porcentajes de error tomados en cuenta los puntos de fusión serán: % ERROR TERMÓMETRO
% ERROR TERMOCUPLA
CONCLUSIONES
Es necesario tener un termómetro calibrado ya que de no ser así el porcentaje de error puede ser más grande de lo esperado. Logramos calibrar el termómetro de mercurio con base en las temperaturas de fusión y ebullición del agua, luego de esto nos dimos cuenta que la diferencia entre la temperatura leída y la temperatura corregida era muy mínima. El porcentaje de error dado pudo haber sido consecuencia de una mala medición con base en el tiempo o una mala calibración del termómetro. BIBLIOGRAFIA
1
Picado, A. B., & Álvarez, M. (2008). QUÍMICA I INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA MATERIA. San José: Editorial Universidad Estatal a Distancia. 2
Velasco Callau, C., Martínez Gracia, A., & Gómez Martín, T. (2010). Termodinámica técnica. Zaragoza: Prensas Universitarias de Zaragoza. 3 Jose 0 4
Luis Movilla, F. R. (2005). Termodinamica Quimica. Universitat Jaume l.
Cabrera, V. M. (1996). Fisica Fundamental. Progreso.
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sapiensman. (s.f.). Recuperado el 1 de Marzo de 2013, de www.sapiensman.com Tutorías Fisicoquímica Universidad Central.
