Estudio de un Termómetro de mercurioPráctica Pautada N° 1

Papuccio Ignacio

Objetivo:

Mediante una serie de experiencias de laboratorios se espera determinar si la profundidad a

la que se sumerge un termómetro de mercurio tiene un impacto en la medición. Se

determinará cuál es la profundidad óptima para tener las lecturas más confiables.

I. Introducción

Todo instrumento de laboratorio tiene un error adjudicado, estos pueden ser de fábrica, humanos, aleatorios, etc. Es por esto que siempre se busca obtener la configuración experimental con el menor margen de error. En el caso de los termómetros de mercurio cuya propiedad termométrica es la dilatación lineal de los materiales, se debe analizar a qué profundidad se lo debe sumergir en un determinado fluido para que le lectura de la temperatura indicada sea lo más cercana al valor real, es decir, el error de la medición sea el mínimo posible. Si se sumerge tan sólo una pequeña parte de este quizás el mercurio no llegue a dilatarse propiamente, o al contrario si se sumerge una gran proporción del termómetro el mercurio se dilate de forma no lineal y proporcione mediciones erróneas.

II. Descripción Experimental

Se fija una probeta mediante una abrazadera a un soporte vertical, y mediante otra abrazadera en un punto más alto del soporte se sujeta un termómetro de mercurio calibrado con su “bulbo” (recipiente con mercurio) y una parte del capilar sumergido en la probeta. Su altura puede ser modificada libremente. Como patrón para comprobar las mediciones se utilizó una termocupla calibrada previamente. (Figura 1)

Figura 1 Esquema experimental

Antes de comenzar el experimento se midió la temperatura ambiente que suponemos

constante a lo largo de la experiencia (25°C). Se introdujo agua de grifo a 0°C hasta tocar el

bulbo del termómetro y se efectúa una medición con el termómetro de mercurio y con la

termocupla patrón cuando la temperatura llega a un punto estable. Se repite la medición

pero esta vez con el bulbo totalmente sumergido. Luego se vierte agua a distintas

temperaturas y mediante el mismo método se efectúa la medición. También se realizó una

medición en una línea del termómetro no relacionada con la escala de temperatura que

estaba a 7,5 cm del borde inferior, que sería la profundidad óptima según el fabricante.

III. Resultados y discusión

Se utilizaron dos configuraciones distintas, en la primera configuración se comenzó a medir la altura desde el fondo de la probeta, con la medición más cercana a la marca del fabricante siendo a 6,64 cm.

La segunda configuración comienza a medir la altura respecto a la parte inferior del bulbo, siendo a 7,5 cm la marca del fabricante.

Volumen (ml) Altura (cm) T (ºC) Tpatron (ºC)

6 1,73 14 13,68 2,30 9 8,423 6,64 7 735 10,10 5 5,3

Tabla 1: Resultados de la primera configuración

Altura (cm) T (ºC) Tpatron (ºC)

0 11 11,41 9 9,67,5 8 8,212,9 8 8,3

Tabla 2: Resultados de la segunda configuración

Figura 2 Temperatura (termocupla) vs Altura tabla 1

Figura 3 Temperatura (Termómetro vs Altura) tabla 1

Figura 4 Temperatura (termocupla) vs Altura tabla 2

Figura 5 Temperatura (termómetro) vs Altura tabla 2

Se puede observar claramente viendo la figura 5 como la temperatura se estabiliza

rápidamente cuando llega a una altura similar a la marca del fabricante.

La diferencia entre temperatura medida por el termómetro de mercurio y la termocupla,

puede adjudicarse a la cantidad de fluido contenido en la probeta, al tener menos masa el

fluido se calienta más rápido. Como la termocupla tiene un tiempo de respuesta más rápido

y el sistema no está en equilibrio muestra una temperatura más acorde a la situación real.

Cuando se cambio de configuración se utilizó una probeta de mayor capacidad y con más

fluido; por lo tanto este se calentaba más despacio y el tiempo de respuesta del termómetro

de mercurio equiparaba al de la termocupla, lo que se ve reflejado en mediciones más

similares.

IV. Conclusiones

Se puede observar en las tablas que a medida que aumenta la altura a la que está sumergido el termómetro la diferencia entre la termocupla patrón y el termómetro de mercurio disminuye hasta el punto en que llega a la marca del fabricante, a partir de ahí se observa que reaparece la diferencia entre la lectura del patrón y del termómetro.

Basado en este comportamiento se podría decir que la marca del fabricante es el punto óptimo de inmersión, ya que proporciona la medida más cercana a la provista por el patrón.

V. Aplicaciones

Se comprueba que el termómetro de mercurio necesita de una inmersión mínima

generalmente indicada por el fabricante para obtener los datos más confiables. Si se

utilizaran los termómetros siempre a dicha profundidad ayudaría a reducir el error causado

por el operador y a mejorar los datos recopilados.

VI. Bibliografía

Física I y II, Tippler.

Física I y Física II, R. Resnick y D. Halliday.