Experimento de Calibração Do Temômetro

RELATÓRIO DE FISICA – Calibração de um termômetro Página 1

UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO Diretoria de Exatas Engenharia : ( X) Produção Mecânica Laboratório de Física Geral e Experimental: 3

Data de realização do Experimento : 19/08/2010

Roteiro: 1 - Experimento: Calibração de um termômetro

Turma: 3-A Unidade: ( x) VM ( ) MM ( ) VG ( ) SA

Requisito

1 Capa Padrão: preenchimento completo e legível.

2 Itens: organização e encadeamento lógico do trabalho.

3 Resumo: correspondência do resumo com o conteúdo do trabalho.

4 Introdução Teórica ao Tema: leis físicas do experimento abordadas e relacionadas com o experimento e clareza dos objetivos.

5 Procedimento experimental: descrição do procedimento utilizado incluindo relação do material utilizado, esquemas e figuras quando necessário.

6 Dados das medições: apresentação de todas as grandezas medidas e adotadas no experimento, com as respectivas unidades.

7 Análise dos dado s e resultados: fórmulas e cálculos corretos, resultados apresentados com o uso adequado dos algarismos significativos e unidades de medidas.

8 Conclusões: discussão da validade ou não dos resultados encontrados, considerando-se, por exemplo, a precisão dos equipamentos e valores de referências teóricas.

9 Bibliografia: é apresentada bibliografia pertinente.

Avaliação do Relatório:

RA Nome Completo Assinatura


Índice

1. Resumo ................................................................................................................................3

2. Introdução ...........................................................................................................................4

3. Objetivos .............................................................................................................................5

4. Material utilizado ...............................................................................................................6

5. Procedimento Experimental ..............................................................................................7

6. Resultados do experimento ................................................................................................8

7. Conclusão ............................................................................................................................11

8. Cálculos ...............................................................................................................................12

9. Referências Bibliográficas .................................................................................................13

10. Apêndice ............................................................................................................................14


1. Resumo

Em laboratório da aula de Física experimental 3, deve-secalibrar um termômetro de mercúrio sem escala, comparando e demarcando a temperatura inicial quando estiverem em equilíbrio (Lei Zero da Termodinâmica) e em seguida a temperatura final (quando a água estiver em ebulição), juntamente com outro termômetro com escala (em °C). Uma vez identificados estes dois pontos e sem a utilização do termômetro com escala em °C iremos identificar, pela teoria da comparação, a temperatura do álcool em banho-maria na água em ebulição.


2. Introdução:

Medidas de temperatura são fundamentais em pesquisa e desenvolvimento em ciências e tecnologia, pois grande parte das propriedades físicas e químicas apresenta alguma dependência com a temperatura. Também, medidas de temperatura são fundamentais em controle de processos em que a temperatura é uma variável importante. Vários aparatos de medida de temperatura vêm sendo desenvolvidos, utilizando dispositivos, sensores elétricos e não elétricos, em busca de leituras mais exatas para a finalidade a que se destinam.

Neste trabalho, apresentamos a calibração e funcionamento de um termômetro de mercúrio. A busca pela exatidão e precisão das medidas com o mínimo de erros experimentais possíveis são constantes, a fim de obter melhores resultados qualitativos e quantitativos. Nesse aspecto, a calibração do termômetro se torna uma etapa imprescindível na medição da quantidade real de volume que está contido ou é transferido por um instrumento. Esse processo é feito medindo-se a massa de água contida no aparelho e depois utilizando a fórmula da densidade (d = m/v) calculando o volume real de água contido no recipiente. Porém devem-se ter alguns cuidados com esta relação e medidas, tendo em consideração a qualidade da água, a forma como o volume desta foi “medido”, o manuseio dos termômetros durante as comparações, o cuidado com os equipamentos em altas temperaturas, não contaminar o álcool com a água em ebulição entre outros.


3. Objetivos Este têm por objetivo de calibrar um termômetro de mercúrio (ou de álcool); medir a temperatura de ebulição do álcool etílico; identificar erros sistemáticos e grosseiros na calibração de um termômetro e elaborar uma equação de conversão.


4. Materiais utilizados: a. Balança digital de precisão; b. Termômetro de mercúrio (ou de álcool) graduado; c. Termômetro sem graduação; d. Becker; e. Proveta; f. Misturador; g. Aquecedor; h. Caneta de ponta porosa; i. Água de torneira; j. Álcool etílico.


5 Procedimento Experimental

5.1. Conhecer as características do elemento que será utilizado como referência, neste caso a água. Medir a massa de um becker (limpo e vazio) de capacidade volumétrica máxima 600mL com a balança de precisão. Colocar 200mL de água de torneira no becker e medir a massa dessa água. Calcular a densidade volumétrica da água ρ=m/v (kg/m³) e comparar com o valor teórico ρH2O= (1000 ± 1) kg/m³, calculando o erro relativo percentual. 5.2. Colocar o bulbo do termômetro graduado de referência e o bulbo do termômetro a ser calibrado dentro do becker com água. Aguardar que o sistema entre em equilíbrio térmico (Lei Zero da Termodinâmica) e medir a temperatura (ta) da água com o termômetro graduado. Marcar no termômetro sem graduação a altura da coluna de líquido com a caneta de ponta porosa. 5.3. Aquecer o becker com a água até que entre em ebulição. Medir a temperatura de ebulição (te) da água com o termômetro graduado e marcar no termômetro sem graduação a altura da coluna de líquido com a caneta de ponta porosa. 5.4. Comparar a temperatura de ebulição (te) da água (medida experimentalmente) com a temperatura de ebulição (Te) da água (calculada pela equação). 5.4. Definir uma escala termométrica para o termômetro sem graduação com base nas alturas de coluna de mercúrio (ou de álcool) para as temperaturas ambiente (ta) e de ebulição (te) da água. 5.5. Medir 60mL de álcool etílico em um becker de capacidade volumétrica máxima 200mL. Utilizar água como fonte de calor (banho-maria). Colocar o becker com álcool etílico dentro do becker com água e aquecê-lo até que o álcool entre em ebulição. Marcar no termômetro sem graduação a altura da coluna de líquido na temperatura de ebulição do álcool etílico. 5.6. Determinar a temperatura de ebulição do álcool medida por intermédio do

termômetro que foi calibrado.

FIG1.Escala termométrica no termômetro calibrado

5.8. Comparar a temperatura de ebulição do álcool etílico (medida experimentalmente)

com o valor teórico (verificar na literatura), calculando o erro relativo percentual.


6. Resultados do Experimento

6.1 Abaixo segue os valores iniciais do experimento.

• A massa do becker (limpo e vazio) de capacidade volumétrica máxima de 600mL =

(129,09 g ± 0,01 g)

• Volume da água no becker = 200 ml ± 0,125 ml

• Massa do becker + massa da água = 329,06 g ± 0,01g

• A massa de 200mL de água no becker = 200 g

A densidade volumétrica da água é: ρ=�

� onde: “m”= massa em g e “v”= volume em cm³

��,��

�� =

,��

��³

O erro relativo percentual deste experimento é:

σρ = ρ*(��

�+�

�) = ( ,�

��,� +

,�

�) = 0,0025%, desta forma, o valor da densidade é

ρH2O = (0,000998 ± 2,5*10-6) ��

��

6.2 O equilíbrio térmico do bulbo do termômetro graduado de referência e o bulbo do

termômetro a ser calibrado sem graduação dentro do becker com 200 mL de água (ta)em

temperatura ambiente foi de:

• Bulbo do termômetro graduado de referência: ta = 21°C

• Bulbo do termômetro a ser calibrado sem graduação = 95mm (marcado com a

caneta de ponta grossa)

6.3 Ao aquecer o becker com água, até esta entrar em ebulição (te), no termômetro

graduado e no sem escala, as medidas encontradas foram:

• Termômetro graduado de referência com água em ebulição te = 96°C

• Termômetro sem escala a ser calibrado = 203mm (marcado com a caneta de

ponta grossa)

6.4 A escala termométrica para o termômetro sem graduação, baseado nas alturas de

coluna de mercúrio, nas temperaturas ambiente (ta ) e em ebulição (te) foram:


°C mm

te = 96 203

ta = 21 95

0 0

Termômetro graduado referencial Termômetro sem escala a ser calibrado

6.5 Em outro becker de 200mL, foi colocado 60mL de álcool etílico e aquecido dentro

do becker com água (banho-maria) até que o álcool etílico entrasse em ebulição. Com o

termômetro sem graduação dentro do álcool em ebulição, marcou-se a altura da coluna

do líquido:

mm

203

x =176 xe-a= 109 95

0 Termômetro sem escala a ser calibrado

6.6 Por intermédio do termômetro que foi calibrado, determinamos a temperatura em

°C do álcool etílico em ebulição:

��

�� =

�

��


��

�� = ��

�� => t=77,25°C

°C mm

te = 96 203

t = 77,25 x = 176

ta = 21 95 0 0 Termômetro graduado referencial Termômetro sem escala a ser calibrado


7. Conclusão

Os dados do experimento nos levaram a resultados bem próximos do real, o que

mostra que conseguimos calibrar o termômetro sem graduação por intermédio do termômetro graduado em ºC. Também conseguimos calcular o valor da temperatura em ebulição do álcool, através da equação de conversão. Alguns erros sistemáticos e e outros grosseiros na calibração ocorreram devido a fatores que podem ter comprometido a exatidão do resultado da experiência como:

• Altitude acima do nível do mar: • Alguns compostos minerais existentes na água devido ter sido retirada da torneira

do laboratório: • A percepção visual do nível, no momento de encher os becker’s com água e

álcool. • A habilidade psicomotora de cada integrante do grupo para identificar e marcar a

posição da altura da coluna do líquido no termômetro sem escala.

• O nível da balança digital não estar perfeitamente nivelado ao centro do nível de precisão de bolha.


8. Cálculos:

Cálculos utilizados

• Densidade volumétrica.

ρ=�

�

• Equação de determinação da temperatura de ebulição do álcool em °C

��

�� =

�

��


9. Referências e Dados bibliográficos: TIPLER, Paul A. 1933 Física para Cientistas e Engenheiros, v1: Mecânica. Oscilações e Ondas. Termodinâmica / Paul A. Tipler. Gene Mosca; tradução Fernando Ribeiro da Silva, Mauro Speranza Neto – Rio de Janeiro: LTC, 2006, cap. 17, p. 497-499, Escalas de Temperaturas Celsius e Fahrenheit . http://cref.if.ufrgs.br/~leila/termo.htm acessado em 20/08/2010 ás 22:35.

http://blig.ig.com.br/grupodefisicacarangel/2009/06/04/historia-da-construcao-dos-

termometros-2/ acessado em 20/08/2010 ás 23:05.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B4metro acessado em 22/08/2010 ás 13:30.

http://www.inmetro.gov.br/laboratorios/servicos/calibDiter.asp acessado em 22/08/2010

ás 13:50.


10. Apêndice Erro relativo percentual. E% = Xteórico – Xexperimental *100 Xteórico E%=

��

�∗ 100

E%= 2%

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