Indice

Resumo ...................................................................................3

Objetivo...................................................................................4

Introdução Teórica..................................................................5

Procedimento Experimental....................................................8

Análise de m Medições...........................................................9

Conclusão...............................................................................11

Bibliografia............................................................................12

1- Resumo

Colocamos o bulbo do termômetro graduado de referência e o bulbo do termômetro a ser calibrado dentro do becker, de capacidade volumétrica máxima de 400 mL, com 200 mL de água. Aguardamos que ocorresse o equilíbrio térmico (Lei Zero da Termodinâmica) e medimos a temperatura da água com o termômetro graduado, marcamos o termômetro sem graduação a altura da coluna de líquido com a caneta de ponta porosa, assim quando a água entrou em ebulição marcamos os dois bulbos o graduado em escala C e o outro sem escala. Após adquirirmos esses dados passamos para a segunda fase do experimento onde adicionamos 60 ml álcool em um Becker de capacidade de 100 ml, após o realizado esperamos o álcool entrar em ebulição assim podemos criar uma equação de conversão bem como calibrar o termômetro sem graduação utlizando o termômetro graduado em C º

2- Objetivo

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

3- Introdução Teórica

O Termômetro é um equipamento utilizado para medir a temperatura de um determinado corpo. Existem vários tipos, dentre os quais o mais utilizado é o termômetro de mercúrio. Constituído de um fino tubo de vidro fechado a vácuo e um bulbo que se localiza na extremidade, onde está o mercúrio, seu funcionamento se baseia na dilatação do mercúrio. O mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente e muito sensível. Quando ocorre variação na temperatura ele expande pelo tubo de vidro, essa expansão permite visualizar, através da leitura da escala graduada, a temperatura do corpo. As 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. A noção de temperatura foi associada por muito tempo à noção de quente e frio. Por meio do tato é possível distinguir corpos quentes e frios, além de poder dispor os corpos em ordem de aquecimento, decidindo se A esta mais quente que B ou C. Apesar de simples, é um procedimento subjetivo para determinar a temperatura de um corpo e não serve para fins científicos. De fato, os sentidos podem facilmente enganar: coloque, por exemplo, a mão numa superfície metálica e na madeira, você sentirá o metal mais frio do que madeira; no entanto, ambos estão na mesma temperatura. Além disso, o intervalo de temperatura em que podemos sentir a variação de temperatura é limitado. É interessante observar que a grandeza Temperatura talvez tenha sido a primeira grandeza termodinâmica a ser medida. Isto foi feito por Galileu em 1592 utilizando um termoscópio de ar construído por ele. A partir do termoscópio de Galileu, diversos termômetros foram construídos.

As escalas termométricas são mecanismos utilizados para medir a temperatura dos corpos. Temperatura é uma grandeza física que mede o grau de agitação das moléculas de um corpo, indicando o seu estado térmico, ou seja, quanto maior a agitação das partículas que compõem o corpo, maior será a temperatura dele.

EscalaCelsius

A Escala Celsius é a mais comum entre todas, foi criada em 1742 pelo astrônomo sueco Anders Celsius. Ele estabeleceu pontos fixos da sua escala como sendo os pontos de fusão do gelo e de ebulição da água, ou seja, 0° para o ponto de fusão de gelo e 100° para o ponto de ebulição da água.

Escala Fahrenheit 

Daniel Gabriel Fahrenheit, o inventor do termômetro de mercúrio, foi o inventor dessa escala por volta dos anos de 1742. Ele em seus estudos obteve uma temperatura de 32°F para uma mistura de água e gelo, e uma temperatura de 212°F para a água fervente. Assim, na escala Fahrenheit a água vira gelo a uma temperatura de 32°F e ferve a uma temperatura de 212°F. É a escala mais utilizada nos países de língua inglesa.

Escala Kelvin e o zero absoluto

Como já foi dito, a temperatura mede o grau de agitação das moléculas, sendo assim a menor temperatura corresponde à situação na qual essa agitação cessa. Esse é denominado de zero absoluto. Na prática esse ponto é impossível de se alcançar, contudo, esse valor foi alcançado teoricamente na escala Celsius e corresponde a um valor igual a -273,15°C (aproximadamente -273). Willian Tomson, que viveu entre os anos de 1824 a 1907, durante a realização de experimentos verificou que se o volume de um gás for mantido constante, a sua pressão seria reduzida a uma razão de 1/273 do valor inicial para uma variação de -1°C na temperatura. Assim, ele concluiu que se o gás sofresse uma redução de temperatura de 0°C para -273°C, a sua temperatura reduziria a zero. A esse valor de -273°C ficou conhecido como zero absoluto. Kelvin atribuiu o zero da sua escala como sendo igual a -273°C na escala Celsius.

Relação entre as escalas termométricas

K = Kelvin

C = Celsius

F = Fahrenheit

O tamanho do grau, ou da unidade de temperatura, é o mesmo nas escalas Celsius,e Kelvin, mas o zero da escala Celsius é colocado numa posição mais conveniente.A escala Celsius é definida, a partir da escala Kelvin, da seguinte maneira: T = T - 273,15

Podemos ter uma temperatura em uma escala e achar seu valor correspondente em outra, e esse procedimento é chamado de conversão de escalas termométricas e é feito por meio de uma equação de conversão. O procedimento da obtenção da equação de conversão entre as escalas mais usadas é o seguinte:

1) Se colocarmos os três termômetros de mercúrio nas escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, num recipiente com água à temperatura ambiente, a altura da coluna de mercúrio será a mesma em todos os termômetros. O valor numérico será diferente, pois as escalas são diferentes, tais valores serão chamadosde θC, θF e θK, para cada uma das escalas.

2) Da mesma forma, na fusão do gelo e na ebulição da água, a altura da coluna de mercúrio será a mesma e os valores numéricos nas escalas serão diferentes.

Há uma mesma proporção entre as alturas das colunas de mercúrio nas escalas, então podemos escrever:

Simplificando

 

Equação de conversão A escala Kelvin, também denominada escala absoluta, pois a zero desta escala corresponde ao zero absoluto (estado térmico no qual a velocidade das moléculas de um gás perfeito se reduziria a zero, isto é, cessaria o estado de agitação das moléculas). Ao ler-se uma temperatura na escala Kelvin deve-se omitir o termo "grau"; assim, 23K lê-se "vinte e três Kelvins".

4 – Procedimento Experimental

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-Análise das medições

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 t(a) em temperatura ambiente foi de: Bulbo do termômetro graduado de referência t: a = 25°C Bulbo do termômetro a ser calibrado sem graduação = 83 mm (marcado com caneta de ponta grossa) 6.3 Ao aquecer o becker com água, até esta entrar me ebulição (te), no termômetro graduado e no sem escala, as medidas encontradas foram: Termômetro graduado de referência com água em ebiçulão te= 96°C Termômetro sem escala a ser calibrado = 190mm (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 t(a ) e em ebulição (te) foram:

83

Em outro becker de 100mL, foi colocado 60mL de álcool etílico e aquecido dentro do becker com água (banho-maria) até que o álcool entrasse em ebulição. Com o termômetro sem graduação dentro do álcool em ebulição, marcou-se a altura da coluna do líquido:

83

Através do termômetro que foi calibrado ,determinamos a temperatura em °C do álcool etílico em ebulição:

A partir daí calculamos

t-25 = 160-83 96-25 190-83

t-25 = 77 71 107

5467 = 107(TC-25)5467 = 107TC-26755467+2675 = 107 TCTC = 8142 = aproximadamente 76 c◦ 107

6- Conclusão

O experimento nos levou a resultados bem próximos do real, que mostra que conseguimos calibrar o termômetro sem graduação por intermédio do termômetro graduado em ºC, calculamos o valor da temperatura em ebulição do álcool através da equação de conversão Alguns erros sistemáticos 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 a percepção visual do nível no momento de encher os beckers com água e álcool ou até mesmo a habilidade psicomotora de cada integrante do grupo para identificar e marcar a posição da altura da coluna do líquido no termômetro sem escala.

7- Referências bibliográficas

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física 1:  Edição; LTC Livros Técnicos Científicos S.A., Rio De Janeiro,1992.,vol1-4. RJ; 297p.

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 .

Termopar, http://www.iope.com.br/3ia1_termopares.htm, Guia para a expressão da incerteza de medição, ABNT/INMETRO, 3ª. Edição Brasileria, Agosto 2003, Anexo H.