Pràctica Termodinàmica 1 (2014)

Trabajo Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Física - 2º curso
Asignatura Termodinàmica
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 01/09/2015
Descargas 16
Subido por

Descripción

Calibratge d'un termoparell

Vista previa del texto

15 D’OCTUBRE DE 2014 PRÀCTICA 1. CALIBRATGE D’UN TERMOPARELL Júlia Alberic, Cristina Briones i Ariadna Aixut En aquesta pràctica hem calibrat un termoparell per tal que ens sigui útil per a prendre certes temperatures. Hem fet servir el termoparell “C” connectat a un voltímetre que, alhora, estava connectar a l’ordinador on s’ha fet la recollida de dades en un full de càlcul.
Després d’haver ’haver fet el calibratge corresponent, es va introduir la sonda de prova a l’interior de l’aparell de Regnault, on hi havia coexistència d’aigua líquida i aigua gas, just el punt d’ebullició de l’aigua (100ºC). El gràfic mostra de manera visual la recollida recolli de dades: Seguidament, després d’haver tornat a submergir la sonda de prova en el bany tèrmic a 0ºC, aquesta es va introduir en un recipient amb para-diclorbenzè, diclorbenzè, líquid però en el seu punt de fusió (53ºC). Això va permetre poder recollir dades del termoparell termoparell en una temperatura de 53ºC: 1/5 15 D’OCTUBRE DE 2014 Calibratge del termoparell a 0ºC i 100ºC Taula de dades de la diferència de potencial a la sortida t (s) -0,01 0,99 1,99 2,99 3,99 4,99 5,99 6,99 7,99 8,99 9,99 10,99 11,99 12,99 13,99 14,99 15,99 16,99 17,99 18,99 19,99 20,99 21,99 22,99 23,99 24,99 25,99 26,99 27,99 28,99 29,99 30,99 31,99 32,99 33,99 34,99 35,99 36,99 37,99 38,99 39,99 40,99 41,99 42,99 43,99 44,99 45,99 46,99 V (mV) -5,770E-03 -6,064E-03 -6,303E-03 -5,955E-03 -6,433E-03 -5,760E-03 -6,173E-03 -6,270E-03 -6,086E-03 -6,249E-03 -5,770E-03 -6,107E-03 -6,390E-03 -6,086E-03 -5,803E-03 -5,977E-03 -5,988E-03 -6,270E-03 -5,727E-03 -6,053E-03 -5,966E-03 -6,227E-03 -6,107E-03 -5,890E-03 -6,053E-03 -6,075E-03 -6,031E-03 -6,314E-03 -5,868E-03 -6,336E-03 -6,509E-03 -5,933E-03 -6,325E-03 -6,249E-03 -6,205E-03 -6,129E-03 -5,966E-03 -5,836E-03 -6,227E-03 -5,999E-03 -5,749E-03 -5,781E-03 -6,183E-03 -5,553E-03 -6,020E-03 -6,281E-03 -6,270E-03 -1,049E-02 47,99 48,99 49,99 50,99 51,99 52,99 53,99 54,99 55,99 56,99 57,99 58,99 59,99 60,99 61,99 62,99 63,99 64,99 65,99 66,99 67,99 68,99 69,99 70,99 71,99 72,99 73,99 74,99 75,99 76,99 77,99 78,99 79,99 80,99 81,99 82,99 83,99 84,99 85,99 86,99 87,99 88,99 89,99 90,99 91,99 92,99 93,99 94,99 95,99 7,281E-03 8,914E-02 2,128E-01 3,782E+00 3,960E+00 3,961E+00 3,962E+00 3,964E+00 3,967E+00 3,973E+00 3,965E+00 3,964E+00 3,957E+00 3,961E+00 3,956E+00 3,954E+00 3,962E+00 3,955E+00 3,953E+00 3,947E+00 3,946E+00 3,959E+00 3,958E+00 3,955E+00 3,954E+00 3,950E+00 3,184E+00 1,961E+00 9,471E-02 2,953E-02 1,664E-02 1,057E-02 6,270E-03 3,141E-03 7,720E-04 -3,370E-04 -1,587E-03 -2,010E-03 -3,521E-03 -3,793E-03 -4,325E-03 -4,879E-03 -5,390E-03 -5,434E-03 -6,173E-03 -6,151E-03 -6,455E-03 -6,488E-03 -6,846E-03 96,99 97,99 98,99 99,99 100,99 101,99 102,99 103,99 104,99 105,99 106,99 107,99 108,99 109,99 110,99 111,99 112,99 113,99 114,99 115,99 116,99 117,99 118,99 119,99 120,99 121,99 122,99 123,99 124,99 125,99 126,99 127,99 128,99 129,99 130,99 131,99 132,99 133,99 134,99 -7,292E-03 -7,411E-03 -7,683E-03 -7,661E-03 -7,270E-03 -7,368E-03 -7,868E-03 -7,803E-03 -8,172E-03 -7,890E-03 -7,911E-03 -8,042E-03 -8,846E-03 -8,020E-03 -8,650E-03 -9,726E-03 -8,324E-03 -8,292E-03 -9,237E-03 -8,944E-03 -8,705E-03 -8,629E-03 -8,748E-03 -9,205E-03 -9,194E-03 -8,781E-03 -9,183E-03 -9,389E-03 -9,824E-03 -9,074E-03 -9,378E-03 -8,933E-03 -9,715E-03 -9,824E-03 -9,639E-03 -9,585E-03 -9,802E-03 -1,035E-02 -9,770E-03 2/5 15 D’OCTUBRE DE 2014 Calibratge del termoparell a 0ºC i 53ºC Taula de dades de la diferència de potencial a la sortida t (s) -0,01 0,99 1,99 2,99 3,99 4,99 5,99 6,99 7,99 8,99 9,99 10,99 11,99 12,99 13,99 14,99 15,99 16,99 17,99 18,99 19,99 20,99 21,99 22,99 23,99 24,99 25,99 26,99 27,99 28,99 29,99 30,99 31,99 32,99 33,99 34,99 35,99 36,99 37,99 38,99 39,99 40,99 41,99 42,99 V (mV) -1,026E-02 -1,005E-02 -9,465E-03 -9,922E-03 -9,824E-03 -9,574E-03 -9,965E-03 -9,672E-03 -9,694E-03 -9,976E-03 -9,574E-03 -9,943E-03 -1,027E-02 -1,001E-02 -1,006E-02 -9,541E-03 -9,552E-03 -9,976E-03 -9,813E-03 -1,002E-02 1,419E-02 1,129E-01 3,237E-01 1,354E+00 1,836E+00 1,966E+00 2,013E+00 2,038E+00 2,056E+00 2,066E+00 2,072E+00 2,075E+00 2,077E+00 2,078E+00 2,079E+00 2,080E+00 2,080E+00 2,080E+00 2,080E+00 2,080E+00 2,080E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,081E+00 43,99 44,99 45,99 46,99 47,99 48,99 49,99 50,99 51,99 52,99 53,99 54,99 55,99 56,99 57,99 58,99 59,99 60,99 61,99 62,99 63,99 64,99 65,99 66,99 67,99 68,99 69,99 70,99 71,99 72,99 73,99 74,99 75,99 76,99 77,99 78,99 79,99 80,99 81,99 82,99 83,99 84,99 85,99 86,99 87,99 2,081E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,082E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,081E+00 2,082E+00 2,081E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,081E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,081E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,081E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,083E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,081E+00 2,083E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,083E+00 2,083E+00 88,99 89,99 90,99 91,99 92,99 93,99 94,99 95,99 96,99 97,99 98,99 99,99 449,33 450,33 451,33 452,33 453,33 454,33 455,33 456,33 457,33 458,33 459,33 460,33 461,33 462,33 463,33 464,33 465,33 466,33 467,33 468,33 469,33 470,33 471,33 472,33 473,33 474,33 475,33 476,33 477,33 478,33 479,33 480,33 481,33 2,082E+00 2,083E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,083E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,082E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,084E+00 482,33 483,33 484,33 485,33 486,33 487,33 488,33 489,33 490,33 491,33 492,33 493,33 494,33 495,33 496,33 497,33 498,33 499,33 500,33 501,33 502,33 503,33 504,33 505,33 506,33 507,33 508,33 509,33 510,33 511,33 512,33 513,33 514,33 515,33 2,083E+00 2,083E+00 2,084E+00 2,083E+00 2,083E+00 2,077E+00 2,057E+00 2,056E+00 2,049E+00 1,407E+00 6,898E-01 3,601E-01 1,939E-01 9,851E-02 6,249E-02 3,603E-02 2,312E-02 1,470E-02 1,019E-02 6,325E-03 3,706E-03 1,934E-03 7,600E-05 -1,250E-03 -2,499E-03 -3,075E-03 -3,467E-03 -4,032E-03 -4,532E-03 -4,521E-03 -5,314E-03 -5,814E-03 -5,912E-03 -5,999E-03 S’han omès les dades dels 100s als 450s ja que no contenien informació rellevant. En aquest interval no s’ha observat cap fluctuació en les dades.
3/5 15 D’OCTUBRE DE 2014 L’objectiu d’aquesta sessió era calibrar el termoparell i obtenir una funció que ens permetés obtenir la temperatura a partir de la diferència de voltatge obtinguda.
= + Per això hem obtingut valors mitjans de diferència de potencial per a les diferents temperatures: TEMPERATURA REAL 0ºc (Calibratge a 100ºC) 100ºc 0ºc (Calibratge a 53ºC) 53ºc DIFERÈNCIA DE POTENCIAL -6·10-3 mV 3,96 mV -6·10-3 /-1·10-2 mV 2,08 mV = Fent les operacions corresponents (en mV), on 3,95 = (100) + 100 − = , 0 = (0) + 0 · ! " = , #$$ 2,08 = (53) + 53 Incerteses Tenim dues equacions per trobar a i b, on el primer punt és el de 53ºC i el segon 100ºC: ɛ1 = at1+bt12 ɛ2 = at2+bt22 Per trobar l’expressió que ens dóna la b, aïllem la a de la segona equació i la substituïm a la primera, i ens queda: b= ɛ& *& (*& (& ɛ) () *) ) Com que el que causa error en b és el voltatge (ɛ1 i ɛ2) farem servir la fórmula de propagació d’errors general per dues o més fonts d’error, tenint en compte que estan correlacionats: ,- ,- δf (x,y) = +,.+ δx + +,1+ δy ,3 ,3 4 ) + δɛ4 & (5& (5) ) ) δb = +,ɛ + δɛ4 + +,ɛ + δɛ = +5 & ) + 65 & (5& ( 7 &8 () 6 δɛ (5) )) ) Substituint t1=53ºC t2=100ºC δɛ1= δɛ2=0,01: δb = 2,9022·10-8, que ben expressat serà: δb = 3·10-8. Per tant: b = 7,55·10-6 ! ± 0,03·10-6 ! Per trobar la incertesa en a, aïllem a de la segona expressió: a = 4 ;,;4 δa = +* + δɛ + |− | δb = 4;; + 100·3·10-8 = 1,03·10-4. Per tant: ) a = 0,0388 ɛ) 9*) ) *) ± 0,0001 4/5 15 D’OCTUBRE DE 2014 El marge de temperatures que hem utilitzat nosaltres al laboratori és entre 0ºc i 100ºC. Tot i que en la indústria, un bon termoparell té un rang molt ampli, com pot ser de 73K a 3000K.
Avantatges • • Rang de temperatures. Els termoparells o molts d’ella poden arribar fins prop dels 3000K. És per això que s’utilitza sovint en la indústria, on altres termòmetres no poden treballar.
Contacte directe. L’únic requisit per a poder llegir el voltatge.
Inconvenients • • • Corrosió. Al estar fets, principalment, per metalls, aquests aparells són molt vulnerables a la corrosió. Aquesta corrosió és difícil de detectar, a més de provocar lectures errònies. S’ha de fer un manteniment adequat.
Calibratge. En la indústria pot ser una tasca difícil, així com mantenir el bany tèrmic.
Complexitat. Són complexes i amb moltes fonts d’errors possibles.
5/5 ...