Métodos experientais em engenharia

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

[pic 1]

Calibração de Termômetro

Thiago Presti Toledo 11087012

Yuri Araujo 11097010

Santo André – SP

Dezembro/2015

Resumo

Desde a antiguidade os termômetros são desenvolvidos devido à necessidade de se medir temperaturas, tanto em objetos estáticos como dinâmicos. Neste experimento, construímos uma escala termométrica e após sua construção este foi calibrado. Em sequência foi proposto à medição de duas temperaturas conhecidas: Tambiente (23°C) e Tebulição do álcool (78,5°C) de forma a verificar se a escala construída seria eficiente para uma medição que atingisse valores próximos aos reais. Após a construção da escala e, consequente obtenção da equação da curva linear de calibração, foi possível obter vários valores de temperatura que se comportaram de maneira muito próxima a temperatura real obtendo dessa forma incertezas e erros relativos pequenos. Ao analisar os dados graficamente foi possível verificar que a calibração foi bem sucedida. Utilizando a equação da curva linear da construção gráfica foi obtido um valor para a temperatura ambiente da água próximo do valor real medido, obtendo o valor de (23,50±0,32)°C, enquanto que para temperatura do álcool etílico fervente, que foi de (71,1±1,5)°C, não foi tão próximo ao valor na literatura, o pode ser resultado de problemas na execução do experimento, como na marcação do lugar exato do deslocamento da coluna de Hg. Por último, em um projeto relacionado ao experimento, foi determinado o coeficiente de temperatura de um termistor NTC, obtendo-se o resultado de , o que condiz com o esperado do sensor.[pic 2]

Metodologia

O procedimento experimental aplicado a este relatório está dividido em três partes, sendo elas: construção de escala termométrica, calibração da escala termométrica e medidas de temperatura.

Lista de Equipamentos e Materiais

• Termômetro de mercúrio sem escala
• Termômetro de álcool sem escala
• Béquer
• Água quente, gelo, álcool etílico
• Placa de aquecimento
• Régua
• Caneta com ponta fina

Procedimento Experimental

Parte 1. Construção de Escala Termométrica

Os procedimentos adotados nesta primeira parte estão descritos no fluxograma abaixo:

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O procedimento experimental desta parte do experimento está escrito de maneira reduzida abaixo:

1. Colocar (água+gelo) em um béquer
2. Quando o sistema estiver em equilíbrio térmico, colocar o termômetro sem escala no béquer

1. Marcar a altura da coluna de mercúrio (marca M1)

1. Aquecer em outro béquer 100 ml de água
2. Assim que estiver fervendo, colocar o termômetro sem escala no béquer

1. Marcar a altura da coluna de mercúrio (marca M2)

1. Construir uma escala termométrica para o termômetro utilizado

1. Feita a partir da relação da altura das colunas de mercúrio marcadas e as referências obtidas

Parte 2. Calibração da Escala Termométrica

Os procedimentos da parte 2 estão descrito no fluxograma abaixo:

[pic 4]

O procedimento experimental desta parte do experimento está escrito de maneira reduzida abaixo:

1. Adicionar água quente em um béquer

1. Aguardar alguns minutos até que a temperatura chegue a 58 °C
2. Mergulhar no béquer o termômetro de padrão TC e o termômetro a ser calibrado TG

1. Anotar um número de temperaturas com intervalos iguais conforme a água for resfriando

1. Fazer as marcas no termômetro a ser calibrado

1. Anotar os valores das alturas do líquido em relação a marca M2

1. Converter nos valores correspondentes de temperatura TGC
2. Calcular os desvios utilizando [pic 5]

Parte 3. Medidas de Temperatura

Os procedimentos da parte 3 estão descritos no fluxograma abaixo:

[pic 6]

O procedimento experimental desta parte do experimento está escrito de maneira reduzida abaixo:

1. Mergulhar o termômetro que foi calibrado com a água a temperatura ambiente

1. Medir a altura da coluna de mercúrio

1. Colocar para aquecer em chapa quente um outro béquer com aproximadamente 20mL de álcool etílico

1. Medir a altura da coluna de mercúrio no termômetro que foi calibrado

1. Fazer a correção nos valores de temperatura utilizando os parâmetros b(TGC) obtidos anteriormente

1. Calcular os erros relativos entre os valores de temperatura corrigidos e os de referência

Resultados e Discussão do Experimento

Parte 1. Construção de Escala Termométrica

Primeiramente, adicionou-se água e gelo a um béquer, e após o sistema ter atingido o equilíbrio térmico (5 °C de acordo com o termômetro com escala em °C), foi colocado um termômetro sem escala no béquer e foi marcada a altura da coluna de mercúrio (marca M1).

Em outro béquer, com água fervendo (86 °C), foi colocado o termômetro sem escala e marcou-se a altura da coluna de mercúrio (marca M2).

Supondo um termômetro que tivesse uma escala na qual o ponto triplo da água fosse -10 °G e o ponto de ebulição, 120 °G, obteve-se os seguintes dados.

	Temperatura (°C)	Temperatura (°G)	Marca (mm)
Referência 1	5	-10	60
Referência 2	86	120	162

Tabela 1 - Medidas com termômetro sem escala

        A partir dos dados da Tabela 1 e calculando a razão entre a variação de temperatura e sua respectiva variação de altura da coluna de mercúrio, foi possível chegar na relação de 1,27 °G/mm. Ou seja, a cada variação de 1mm na altura da coluna de mercúrio, seja para cima ou para baixo, haveria uma variação de 1,27 °G. Também foi possível encontrar a equação que relaciona a escala termométrica encontrada à escala de Celsius, que é expressa por: