Experimento de calibração do temômetro

Experimento de calibração do temômetro

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RELATÓRIO DE FISICA – Calibração de um termômetro Página 1

Engenharia: ( X) Produção Mecânica

Diretoria de Exatas Laboratório de Física Geral e Experimental: 3

Data de realização do Experimento: 19/08/2010

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

Roteiro: 1 - Experimento: Calibração de um termômetro

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

Requisito

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.

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

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

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1. Resumo3
2. Introdução4
3. Objetivos5
4. Material utilizado6
5. Procedimento Experimental7
6. Resultados do experimento8
7. Conclusão1
8. Cálculos12
9. Referências Bibliográficas13

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

O erro relativo percentual deste experimento é:

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

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)

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