Laboratorio 2 Temp

8/17/2019 Laboratorio 2 Temp

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OBJETIVOS DE ESTA EXPERIENCIA

Conocer el principio del funcionamiento de los instrumentos medidores de temperatura

usados en el laoratorio

Re!ular la precisi"n de los de los medidores de temperatura de diferentes escalas a

tra#$s de la construcci"n de una cur#a de caliraci"n usando un term"metro patr"n %

#ali$ndonos de las mediciones&

Conocer las relaciones e'istentes entre la medici"n de temperatura en distintas escalas&


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()NDA*ENTO TE+RICO

DESCRIPCIÓN GENERAL DE TERMÓMETROS DE LÍQUIDO EN VIDRIOSu operación está basada en la expansión del líquido con el incremento de la temperatura; esto es, ellíquido actúa como un transductor, convierte la energía termal en una forma mecánica. Con el incrementode la temperatura, el líquido y el vidrio del termómetro se expanden con diferente coeficiente deexpansión, causando que el líquido avance por el tubo capilar. as partes principales de un termómetrode líquido en vidrio típico se muestran en la figura !"

PROFUNDIDAD DE INMERSIÓNos termómetros de líquido en vidrio sonusualmente utili#ados para la medición de latemperatura de fluidos. a elección del tipode inmersión depende de la mediciónrequerida, la profundidad del fluido y eltipo de monta$e.

Termómetro de inmersión !r"i!#%ise&ado para indicar la temperatura correctamente cuando elbulbo y una porción específica de la columna están inmersos en elmedio a la temperatura que va a ser medida.

Termómetro de inmersión tot!#'stá dise&ado para indicar la temperatura correctamente cuandoel bulbo y toda la columna del líquido (unos cuantos milímetros porarriba del nivel del líquido) están inmersos en el medio a latemperatura que va a ser medida.

Termómetro de inmersión "om#et!


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'stá dise&ado para indicar la temperatura correctamente cuando todo el termómetro, incluyendo lacámara de expansión están expuestos en el medio a la temperatura que va a ser medida.

FUNCIONAMIENTO DE UN TERMÓMETRO'l principio de funcionamiento de un termómetro de columna de líquido es la expansión t*rmica. Cuandoaumenta la temperatura del bulbo del termómetro, el líquido y el vidrio que lo contiene se dilatan condiferentes coeficientes de dilatación, lo que origina un avance del líquido (columna) por el capilar delvidrio. a parte superior de la columna de líquido se denomina menisco y logra su reposo cuando latemperatura del bulbo es igual a la del medio. a temperatura puede ser leída, entonces, por la posicióndel menisco en una escala dibu$ada sobre el vidrio del termómetro. a reserva de líquido está contenidaen el bulbo, que contiene un volumen de líquido equivalente a un número específico de grados de laescala, dependiendo de los coeficientes de expansión del líquido y el vidrio.

a tensión superficial presente en el menisco de líquidos que no +mo$an (p. e. mercurio), producepresiones en el seno del líquido que se traducen en peque&as deformaciones del bulbo. Cuando la

presión es variable debido a variaciones de diámetro o imperfecciones del capilar, la variación de lacolumna de líquido con la temperatura se reali#a de forma discontinua (saltos), que es necesario evitarmediante vibraciones del termómetro y observando que sus incrementos sean compatibles con laincertidumbre de calibración. 'n termómetros con líquidos orgánicos, que +mo$an la superficie del capilar,no se presenta el fenómeno de variaciones de presión, sin embargo, estos líquidos tienen tendencia apermanecer en las paredes del capilar, por lo que deben darse tratamientos t*rmicos y despla#amientosde la columna de líquido que aseguren la no permanencia de restos de líquido en el capilar o en lacámara de expansión. 'sto se -ará antes de la calibración como se describe más adelante. 'xisten trestipos de termómetros de columna de líquido, según su modo de inmersión"!$ Termómetros de inmersión tot!#% están dise&ados para indicar temperaturas correctamente cuando

el bulbo y toda la columna de líquido están inmersos en el medio del que se va a medir la temperatura.'n la práctica, aproximadamente ! cm de columna debe estar fuera del medio, para que se pueda leer

el termómetro.

&$ Termómetros de inmersión !r"i!#% están dise&ados para indicar temperaturas correctamentecuando el bulbo y una longitud especificada de la columna se encuentran sumergidas en el medio delque se va a medir la temperatura. a longitud que se debe sumergir debe venir indicada o estarse&alada sobre el termómetro.

"$ Termómetros de inmersión "om#et!% están dise&ados para indicar temperaturas correctamentecuando la totalidad del termómetro está sumergido en el medio del que se va a medir la temperatura.stos son menos -abituales.


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TERMÓMETRO 'IMET(LICO'l termómetro bimetálico es un instrumento utili#ado para medir temperatura mediante la contracción yexpansión de dos distintas aleaciones metálicas de alto y ba$o coeficiente de dilatación. os termómetros bimetálicos están constituidos por un tubo en cuyo interior está colocada una espiral-elicoidal bimetálica. %ic-a espiral está soldada por un extremo a la parte inferior del tubo y por otra a unavarilla de transmisión, a su ve# conectada a una agu$a indicadora.F)n"ion!miento de #os termómetros &imet*#i"osas aleaciones metálicas, la de alto y ba$o coeficiente de dilatación, al ser expuestas a determinadatemperatura, transmiten un movimiento giratorio a una agu$a indicadora, es decir, las variaciones detemperatura causan que el bimetal sufra una deformación, esta se transmite a la agu$a indicadora.os termómetros bimetálicos usan la diferencia de coeficiente de expansión t*rmica de metales disímiles

para poder determinar cuál es el cambio de temperatura. ste se proporciona mediante un movimientomecánico, o sea, por el giro de una agu$a sobre una escala graduada. 'n realidad, lo que mide la temperatura en los termómetros bimetálicos es una -*lice bimetálica derespuesta rápida. %ado que el termómetro bimetálico se fabrica a partir de dos tiras de metal soldadas enfrío con diversos coeficientes t*rmicos de expansión, *stas se tuercen en función de la temperatura y elmovimiento rotatorio se transfiere con ba$a fricción a la agu$a indicadora.

Usos + !#i"!"iones de #os termómetros &imet*#i"os'l uso de los termómetros bimetálicos es muy extenso ya que están dise&ados para resistir lascondiciones de traba$o más rigurosas, estar en contacto con fluidos de proceso agresivos o ambientesadversos. /racias a que son ideales para medir la temperatura directamente, por tanto, las industrias que

más los emplean son"• a alimentaria• %e conservación• 0armac*utica• 1uímica• 2etroquímica• 2apelera

3ermómetros 4imetálicos para uso industrialos termómetros bimetálicos son instrumentos de medición de la temperatura especialmente útiles yprácticos ya que no requieren el uso de elementos adicionales para su uso. 2or sí mismo un termómetrobimetálico nos da la medición local de la temperatura ya que cuentan con una carátula amplia desde lacual podemos -acer la medición directa de la temperatura.

'n la mayoría de las industrias los termómetros bimetálicos nos facilitan en suma la necesidad demonitorear la temperatura en forma rápida, eficiente y confiable.

os termómetros bimetálicos están fabricados en 5cero 6noxidable con carátulas de visuali#ación amplias,conexiones a proceso y mecanismos que permiten a$ustar la carátula para me$orar la visibilidad de lamisma. %ependiendo del proceso a instrumentar un termómetro bimetálico puede fabricarse condiferentes longitudes de vástago, siendo los más comunes las longitudes múltiplos de 78 -asta llegar a las!9, es decir, 78, :8, 8 y !98.


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Conexiones disponibles en termómetros bimetálicosTio de

"one,iónDes"ri"ión

In-erior

Conexión roscada fi$a en la parte trasera dela carátula, para mediciones donde elcampo de visión es inferior, conexiones decuerda disponibles en !=> 8 y !=9 8 ?23.'ste tipo de termómetro bimetálico es deuso muy frecuente en medición detemperatura en autoclaves, fermentadores ytanques de almacenamiento.

Posterior

os termómetros bimetálicos de conexión

posterior son los más utili#ados enmonitoreo de tuberías como c-illers,sistemas -idráulicos, bombeo, almacena@miento, etc*tera, disponibles en conexionesroscadas de !=>8 y !=98 ?23. ostermómetros bimetálicos de conexióninferior son recurrentemente utili#ados contermopo#os para facilitar su mantenimiento.

Todo *n.)#o

Conexión con mecanismo de a$uste decarátula para facilitar el proceso de lecturaen cualquier posición. %e uso frecuente en

aplicaciones de instrumentación de-idrocarburos. %isponible en conexión !=98?23.


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TERMÓMETRO DIGITAL

Los termómetros ind)stri!#es son )ti#i/!dos !r! medir #! temer!t)r! de )n determin!do #).!r +esto #e sir0e ! #! emres! !r! s!&er ")*nto de "!#or 1!+ en e# #).!r de tr!&!2o3 's muy importanteutili#arlo en las máquinas ya que estas tienen la capacidad de aumentar de temperatura cuando tienenalgún problema. Aay que tener en cuenta que estos termómetros pueden ser tanto digitales comotambi*n de mercurio, los primeros son más utili#ados ya que te dicen la temperatura exacta de lo que secalculó mientras que los de mercurio dicen la temperatura pero no exacta, la diferencia entre estos es elprecio ya que los últimos son muc-o más económicos.

os termómetros ind)stri!#es digitales son los más utili#ados en el momento, estos suelen tener lacaracterística de que indican exactamente la temperatura que se está midiendo, inclusive las d*cimas.

'stos termómetros digitales tienen la característica de que se utili#an como si fuesen una computadora yes muy común verlos en -eladeras o en lugares que necesiten una determinada temperatura para

mantener las cosas. 'stos termómetros tambi*n poseen la característicade poder medir la presión y tambi*n la -umedad que es muy importante yaque las máquinas si contienen muc-o de esta se pueden afectar ellascomo tambi*n las personas que la utili#an. os termómetros industrialespueden tener la capacidad de ad-erirse en cualquier parte de la máquina.'sto le sirve a la persona para poder calcular me$or la temperatura de la

máquina y poder ad-erirla a ella ya que debe tomar solo la temperatura dela máquina y no de todo el ambiente donde se encuentra esta. Estostermómetros ind)stri!#es t!m&i4n )eden !d1erirse ! #! m!no de #! erson! !r! 5)e #e se! m*s sim#e ! est! oder "!#")#!r #!

temer!t)r! de )n determin!do o&2eto3


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PROCEDI*IENTO DE ,AS PR)EBAS DE ,ABORATORIO

*ATERIA,ES

-& Term"metro de inmersi"n total marca .BOECO/ de ran!o B@9,!!D grados

centígrados con aproximación de !EC.0& Term"metro de inmersi"n total de ran!o B,!FD grados centígrados con aproximación

de !EC.1& Term"metro de inmersi"n parcial de ran!o B@!,!FD grados centígrados con

aproximación de !EC.2& Term"metro imet3lico de marca .ROTO T4ER*/ de ran!o B!,!9D grados

centígrados con aproximación de !EC.5& Termocupla marca .6EIT4,E7/ tipo 6 8N9:uel Cromo; N9:uel Aluminio


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Presi"n arom$trica@ >50 mm4!

Temperatura de ulo seco@ 01&1- C

Temperatura de ulo medo@ 0-&=2 C

4umedad relati#a@ 5

Con estos datos calculamos@

• Densidad del aire@ F P

R∗T F-&005 ;1

• Presi"n@ -GG&H= 6pa

• Temperatura@ 0H>&= 6

• R 8Constante de los !ases 6J;6!6

• Densidad del a!ua@ De las talas termodin3micas@ Estados de ,9:uido

Comprimido del A!ua FHH ;1

ENSA7O DE *EDICI+N DE TE*PERAT)RA


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PROCEDI*IENTO

-< Seleccionamos un term"metro de referencia el cual nos ser#ir3 como !u9a para

determinar los puntos para la medici"n de temperaturas&0< 4aiendo ele!ido como term"metro de referencia el de inmersi"n total marca

.BOECO/ de escala B@9,!!D grados centígrados, pasamos a re!istrar la temperatura

del amiente :ue este indica&

1< Asi!namos un medidor de temperatura por persona con el fin de otener los#alores re!istrados por cada uno e'actamente en un mismo instante&

2< Conectamos % encendemos el tan:ue de prueas as9 como tami$n el motor

el$ctrico :ue se encar!a del funcionamiento de las paletas :ue mantendr3n la

omo!eneidad de la temperatura del aceite en todo el recipiente&5< Introducimos cuidadosamente los seis medidores de temperatura&=< Determinamos una temperatura inicial para la recolecci"n de datos a partir del

cual cada persona a la cual se le a asi!nado un term"metro deer3 indicar la

temperatura re!istrada en su respecti#o instrumento cada 5C :ue aumente elterm"metro de referencia seleccionado al inicio&

>< )na #eK concluida la recolecci"n de datos retiramos cuidadosamente los

medidores de temperatura los cuales ser3n limpiados con similar precauci"n&< Apa!amos % desconectamos el motor el$ctrico % el tan:ue de prueas&H< Procedemos al an3lisis comparaci"n % c3lculos pertinentes con los datos

recolectados&


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LRM(ICAS 7 RES),TADOS

Hesultados de las mediciones experimentales sin el factor de corrección

Todos los resultados en grados centigrados

TIT1(◦c)

TIT2(◦c)

TIP(◦c) TB(◦c) TD(◦c)

27 26.5 28 21 26.532 31.5 31 24.3 29

37 36 36 29 34.1

42 42 42 35 40.3

47 46 47 41 45.6

52 51.2 51 45 51.3

57 56 57 51 56.9

62 61.5 62.2 56 62.6

67 66.5 67 61 67.5

72 72 72 67 73.1

77 76.5 77 71 78

TAMBIENTE 26 24.8 27 21 -

TIT1: Termómer! "#mer$"ó# !%& 1

TIT2: Termómer! "#mer$"ó# !%& 2

TIP: Termómer! "#mer$"ó# '%rc"%&

TB: Termómer! "me&"c!

TD: Termómer! *"+"%&


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OBSERVACIONES

-& 4emos oser#ado durante la recolecci"n de datos :ue los ran!os de diferenciaentre medidores de temperatura en los distintos puntos analiKados&

0& 4emos notado :ue mucas #eces durante las mediciones las temperaturas no

coincid9an e'actamente con las l9neas en las :ue se di#ide cada instrumento lo

cual podr9a causar #ariaciones si!nificati#as en el resultado otenido&

1& 4emos oser#ado :ue en al!unos casos al!unas mediciones del term"metro de

inmersi"n total se realiKaan no estando el ni#el del l9:uido donde su!iere el

principio de medici"n lo cual puede ampliar su mar!en de error&

2& 4emos notado :ue el term"metro imet3lico ten9a una diferencia mu% !rande

con respecto a las dem3s medidas lo cual nos indica :ue dee calirarse aun&


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RECO*ENDACIONES

-& Consideramos necesaria una tala de caliraci"n para cada medidor detemperatura en el ran!o en el cual muestre un si!nificati#o mar!en de error&

0& Recomendamos tener mu% presente la temperatura normal de traao al cual

estar3 e'puesto el medidor de temperatura a seleccionar&

1& Su!erimos como medida de se!uridad tomar en cuenta un porcentae de error al

momento de analiKar la temperatura&

2& Recomendamos ser mu% precisos a la ora de tomar las medidas para :ue noa%a diferencia entre una lectura % otra %a :ue la temperatura no dea de suir

en la cua de aceite&

5& Recomendamos tami$n cuidar de no inclinar los term"metros durante las

mediciones por:ue pueden cocar con el a!itador de la cua de aciete&


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CONC,)SIONES

-& Concluimos :ue cada medidor de temperatura tiene un ma%or mar!en de error cuanto m3s cerca este del centro de su respecti#o ran!o de medidas&

0& Consideramos necesario el uso de medidores di!itales de temperatura en caso

sea estrictamente necesario un #alor m3s detallado dado :ue el oo umano no

tiene esa capacidad de precisi"n&1& Se!n una primera impresi"n pensamos inicialmente :ue deer9amos aer

tomado como patr"n el term"metro con ma%or precisi"n pero emos concluido

al notar los resultados :ue as9 un term"metro ten!a un uen !rado de precisi"n

no podr3 ser asistido por los dem3s resultados %a :ue no tienen su ran!o de

precisi"n sino :ue depende de cu3n calirado est$ un instrumento lo cual

intentamos allar mediante la cur#a de caliraci"n


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BIB,IOLRA(A

• SE7*O)R Jesse .El ,aoratorio del In!eniero *ec3nico Ed 4ispano

Americana -H5> Primera Edici"n Buenos Aires• ASTM E1. (2007). Standard Specification for ASTM Liquid-in-Glass Ter!o!eters.

• ASTM E77. (2007). Standard Test Metod for "nspection and #erification of Ter!o!eters.

• $rocedi!iento para la reali%aci&n de procedi!ientos de cali'raci&n. M"E-*EM. Ed. 1+ 1,,

• ttp//.teii.co!.!/Ter!o!etros3i!etalicos.t!l

• ttp//.solitecperu.co!

http://www.teii.com.mx/Termometros_Bimetalicos.htmlhttp://www.solitecperu.com/http://www.solitecperu.com/http://www.teii.com.mx/Termometros_Bimetalicos.html


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ANEXO@

3ermómetros de gas

'l termómetro de gas de volumen constante es muy exacto, y tiene un margen de aplicaciónextraordinario" desde @ 9I EC -asta !>II EC. 2ero es más complicado, por lo que se utili#a más biencomo un instrumento normativo para la graduación de otros termómetros.

'l termómetro de gas a volumen constante se compone de una ampolla con gas @-elio, -idrógeno onitrógeno, según la gama de temperaturas deseada@ y un manómetro medidor de la presión. Se pone laampolla del gas en el ambiente cuya temperatura -ay que medir, y se a$usta entonces la columna demercurio (manómetro) que está en conexión con la ampolla, para darle un volumen fi$o al gas de la

ampolla. a altura de la columna de mercurio indica la presión del gas. 5 partir de ella se puede calcular latemperatura.

En un ter!&!etro de 4as de 5olu!en constante el 5olu!en del idr&4eno que a6 en una a!polla

!etlica se !antiene constante le5antando o 'a8ando un dep&sito. La altura del !ercurio del 'ar&!etro


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se a8usta entonces asta que toca 8usto el indicador superior la diferencia de los ni5eles () indica

entonces la presi&n del 4as 6+ a su tra59s+ su te!peratura.

En un ter!&!etro de 4as de 5olu!en constante el 5olu!en del idr&4eno que a6 en una a!polla

!etlica se !antiene constante le5antando o 'a8ando un dep&sito. La altura del !ercurio del 'ar&!etro

se a8usta entonces asta que toca 8usto el indicador superior la diferencia de los ni5eles () indica

entonces la presi&n del 4as 6+ a su tra59s+ su te!peratura.

3ermómetros de resistencia de platino

'l termómetro de resistencia de platino depende de la variación de la resistencia a la temperatura de unaespiral de alambre de platino. 's el termómetro más preciso dentro de la gama de @9F EC a :7! EC, y sepuede emplear para medir temperaturas -asta de !!9I EC. 2ero reacciona despacio a los cambios detemperatura, debido a su gran capacidad t*rmica y ba$a conductividad, por lo que se emplea sobre todopara medir temperaturas fi$as.

P!r t4rmi"o

Jn par t*rmico (o pila termoel*ctrica) consta de dos cables de metales diferentes unidos, que producenun volta$e que varía con la temperatura de la conexión. Se emplean diferentes pares de metales para lasdistintas gamas de temperatura, siendo muy amplio el margen de con$unto" desde @9>K EC -asta !>II EC.'l par t*rmico es el termómetro más preciso en la gama de @:7! EC a !:> EC y, como es muy peque&o,puede responder rápidamente a los cambios de temperatura.


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Larias sondas termom*tricas para ser uti li#adas con un termómetro digital de termopares de laboratorio

2irómetros

'l pirómetro de radiación se emplea para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor

o la radiación visible emitida por ob$etos calientes, y mide el calor de la radiación mediante un

par t*rmico o la luminosidad de la radiación visible, comparada con un filamento de tungsteno

incandescente conectado a un circuito el*ctrico. 'l pirómetro es el único termómetro que puede

medir temperaturas superiores a !>II EC.


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PIRÓMETROS DE RADIACIÓN

os pirómetros de radiación para uso industrial, fueron introducidos -acia !9 y desde entonces se -anconstruido de diversas formas. 'l medio de enfocar la radiación que le llega puede ser una lente o unespe$o cóncavo; el instrumento suele ser de 8foco fi$o8 o a$ustable en el foco, y el elemento sensiblepuede ser un simple par termoel*ctrico en aire o en bulbo de vacío o una pila termoel*ctrica de uniónmúltiple en aire. a fuer#a electromotri# se mide con un milivoltímetro o con un potenciómetro, concarácter indicador, indicador y registrador o indicador, registrador y regulador.

'l espe$o cóncavo es a veces preferido como medio para enfocar por dos ra#ones"

• !) la imagen de la fuente se enfoca igualmente bien en el receptor para todas las longitudes deonda, puesto que el espe$o no produce aberración cromática, en tanto que la lente puede daruna imagen neta para una sola longitud de onda.

• 9) las lentes de vidrio o de sílice vítrea absorben completamente una parte considerable de laradiación de largas longitudes de onda. a radiación refle$ada por el espe$o difiere poco enlongitud de onda media de la que en *l incide.


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'n la 06/JH5 siguiente se presenta esquemáticamente los rangos ópticos de un pirómetro de

radiación moderno del tipo de espe$o. a radiación entra, desde una fuente, a trav*s de una

ventana 5 de sílice vítrea, es refle$ada por el espe$o esf*rico 4 y llevada a un foco sobre el

diafragma M, .

a radiación que pasa a trav*s de C es refle$ada por el espe$o esf*rico % -acia el receptor ', donde seforma una imagen de C. a superficie de M se blanquea ligeramente con óxido de magnesio para querefle$e difusamente suficiente lu# que -aga visible la imagen de la fuente cuando se mira a trav*s de una

lente A colocada detrás de 4. 'l instrumento es orientado por el observador de manera que la imagen dela porción de la fuente que -a de ser mirada, cubra la abertura C. %ado que 4 no produce ningunaaberración cromática y muy poca aberración esf*rica, la imagen de la fuente, colocada a la distancia parala cual está enfocado el espe$o, es muy neta y puede -acerse que una porción muy definida de la imagencubra C.

a relación de la distancia de la fuente al diámetro requerido por la fuente (factor distancia) esaproximadamente de 9> a ! para distancias mayores de 9> pulgadas. 'n 9> pulgadas, el diámetro de lafuente debe ser por lo menos de ! pulgada; en >K pulgadas, de 9 pulgadas, etc.

2ara distancias más cortas de la fuente, el factor distancia es más largo.

2ara distancias mayores de 9 pulgadas, el instrumento puede emplearse como de 8foco universal8 siestá debidamente enfocado y graduado para una distancia de 9> pulgadas.


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Jn obturador 0 a$ustable delante de la ventana 5 sirve para regular el tama&o de la abertura que de$aosar la radiación de manera que la fuer#a electromotri# utili#ada de la pila termoel*ctrica se a$uste

estrec-amente a una temperatura de la tabla de temperaturas y f.e.m.%iafragmas de entrada fi$os proporcionan el a$uste del intervalo del pirómetro en anc-os límites. 'lextremo superior del intervalo puede ser de ! a !K C, e incluso superior a !K C, si se necesita,para un máximo de f.e.m. de 9 milivoltios.

a escala no es lineal y sigue aproximadamente la ley de la cuarta potencia en la relación entre latemperatura y la f.e.m.

%ado que el extremo inferior de la escala está comprimido, una f.e.m. menor de ! milivoltio en unaamplitud de 9 milivoltios no es útil en la medida de temperaturas. a escala que termina en ! Ccomien#a en >F C y la que termina en !K C comien#a en K9F C.

'n la mitad superior de la amplitud se decubren fácilmente cambios de temperatura de la fuente del ordende .! N del valor medido.

'l tiempo requerido para conseguir el equilibrio despu*s de un cambio grande y rápido de temperatura dela fuente depende de la capacidad calorífica del receptor y de la rapide# con la que disipa el calor. 'stetiempo de respuesta en el instrumento que -emos descrito es de ! a ! segundos, según el tama&o delreceptor.

USOS

'l pirómetro de radiación se puede recomendar en lugar del termoel*ctrico en los casos siguientes"

• !. donde un par termoel*ctrico sería envenenado por la atmósfera de -orno• 9. para la medida de temperaturas de superficies• 7. para medir temperaturas de ob$etos que se muevan• >. para medir temperaturas superiores a la amplitud de los pares termoel*ctricos formados por

metales comunes• F. donde las condiciones mecánicas, tales como vibraciones o c-oques acorten la vida de un par

termoel*ctrico caliente• :. cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.

'ste pirómetro reempla#a al pirómetro óptico cuando se desea registrar y vigilar las temperaturassuperiores a !: C. 'sta sustitución requiere que la fuente sea lo suficientemente grande para llenar elcampo del pirómetro de radiación.

3ermómetro de 4ecOmann


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'l termómetro diferencial de 4ecOmann tiene una escala de 7 cm de largo, aproximadariiente,

con una escala total de F : : grados C. en divisiones. de .! de grado. 'stá construido de

suerte que una parte del mercurio del bulbo puede ser trasladada a un depósito de manera que

lleve el extremo de la columna de mercurio a la sección graduada para las #onas de

temperaturas en que se -an de medir las diferencias. Se emplea sólo para medir diferencias cle

temperatura. a exactitud conseguida está entre .9 y .F grados en la medida de cualquier

intervalo dentro de los límites de la escala.

3ermómetro de cinta bimetálica

'ste termómetro consiste en una cinta -ec-a de dos metales de coeficientes de dilatación

t*rmica muy diferente, tales como el 6nvar y el latón, soldados cara con cara en toda su longitud.

a cinta puede ser casi recta o puede formar una espiral para conseguir mayor sensibilidad. Jna

elevación de temperatura cambia la curvatura de la cinta, puesto que el latón aumenta más

rápidamente en longitud que el 6nvar. Si uno de los extremos es fi$o, un indicador unido al

extremo libre se mueve sobre una escala graduada en temperaturas o una pluma se mueve

sobre una tar$eta movible para registrar la temperatura. as cintas bimetálicas se emplean para

obrar sobre contactos el*ctricos que controlan la temperatura de -abitaciones, baiíos de aire y

-emos. %entro del intervalo.

a respuesta a los cambios de temperatura es casi lineal. %entro del intervalo de temperaturas aceptado(no superior a !F C. cuando se emplea el latón, considerablemente superior cuando se emplea enlugar del latón una aleación de cromo y níquel), los errores in-erentes a la cinta son insignificantes.2ueden ocasionarse errores apreciables en el enlace mecánico. Aay una frna , la cual la cinta bimetálicaes una espiral dentro de un tubo delgado de metal, y la agu$a indicadora se mueve sobre una escalacircular graduada, coaxial con el tubo. 2uede reempla#ar al termómetro de mercurio para numerosos

usos.

PIROMETRO DE RADIACION6

Jn e$emplo interesante de la termometría basada en la radiación del cuerpo negro fue

descubierto por 5. 2en#ias y H.P. Pinson en !:F. Jtili#ando un radiotelescopio y

operando en el intervalo de longitudes de ondas centim*tricas detectaron una radiaciónde fondo que parece inundar uniformemente el Jniverso y cuyas características


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espectrales coinciden con las correspondientes a un cuerpo negro a la temperatura de

unos 7 Q (radiación 7 Q del universo). 2or este motivo 2en#ias y Pilson recibieron el

2remio ?obel de 0ísica de !IK.

:ia4ra!a esque!tico de un pir&!etro de radiaci&n total (;er6)


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%iagrama de un pirómetro de radiación visible

PIRÓMETROS ÓPTICOS

'l pirómetro óptico empleado en la determinación de altas temperaturas tales como las temperaturas defusión del platino, del molibdeno o del tungsteno, es del tipo de filamento cuya imagen desaparece.

Jn telescopio es enfocado sobre el ob$eto incandescente cuya temperatura se va a medir. 'l filamento detungsteno de una lámpara de alto vacio está situado en el plano focal del ob$etivo del telescopio. 'l ocular

es enfocado sobre este plano, e incluye un filtro de vidrio ro$o que sólo transmite una estrec-a banda delongitudes de onda visible centrada en G.:F micras. 'l filamento de tungsteno es calentado por lacorriente de una batería, corriente regulada por un reóstato y medida, preferiblemente, por un m*todopotenciom*trico. 2ara -acer una medición, las imágenes superpuestas de la fuente y del filamento sonconfrontadas en brillo a$ustando la corriente del filamento. Cuando el brillo es igual, el filamentodesaparece contra el fondo de la imagen de la fuente. 'l filamento aparece como linea oscura o brillante,según que sea menos brillante o más brillante que la imagen de la fuente.'l o$o es muy sensible a ladiferencia en brillo, y dado que la brillante# de un ob$eto aumenta proporcionalmente al múltiplo !G@9G desu temperatura absoluta, un error de !N en la confrontación del brillo supone solamente un error de G.GFa G.!N en la temperatura.

Cuando se -a conseguido la desaparición del filamento, se lee la corriente, o bien, si la escala de

corrientes está graduada en temperaturas, se lee esta directamente.


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a figura siguiente representa un pirómetro óptico moderno muy usado en el laboratorio y en traba$oindustrial. 'ste instrumento está graduado por la observación de la corriente requerida para conseguir ladesaparición cuando la fuente es un cuerpo negro mantenido en varias temperaturas conocidas.

$ir&!etro &ptico

Jna de esta puede ser la temperatura de fusión del oro, !:7 EC, y otra la de la plata, :.K EC. Gtrastemperaturas del -orno de cuerpo negro pueden determinarse por medio de un par termoel*ctrico patrónde platino con platino @ !N de rodio. a escala de la corriente frente a la de temperaturas se obtiene porinterpolación entre esas temperaturas medidas. 'l extremo inferior práctico de la escala de temperaturasdel pirómetro óptico es aproximadamente IF EC; a temperaturas inferiores el brillo de la imagen esexcesivamente d*bil para -acer posible la confrontación exacta. 'l extremo superior de la escala delinstrumento ta como se -a descrito es aproximadamente !9F EC. 5 temperaturas más elevadas, el o$oes deslumbrado por el brillo.

'n la medición de altas temperaturas es necesario cubrir con una pantalla la radiación de la fuente demodo que se redu#ca el brillo lo bastante para que pueda ser confrontado en la amplitud de escala delfilamento. Jna pantalla que transmite una fracción conocida de la radiación es un disco giratorio consectores colocado entre la lente del ob$etivo y el filamento. Con la ley de distribución de la radiaciónt*rmica de Pien puede demostrarse la siguiente relación

l ln t = C9 R ! = 39 @ ! = 3! R 5

donde l es la longitud de onda efectiva media transmitida por el filtro ro$o, t es la fracción de la lu#transmitida porla pantalla, c9 es una constante conocida (!>7K micro grados), 3! es la temperatura

absoluta observada a trav*s de la pantalla tal como se mide en la escala del pirómetro y 3 9 es latemperatura real de la fuente. 2ara una pantalla dada y un filtro de vidrio ro$o, 5 es una constante, la cual


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se expresa ordinariamente en 8mireds8 (microgrados recíprocos negativos) y es computable mediante losvalores conocidos de l, t y c9. 'n la determinación de una temperatura 3 9 superior a !:7 EC, se emplea

una pantalla que reduce el brillo suficientemente para -acer que 3! caiga en la escala por deba$o de !:7EC. %espu*s, midiendo 3!, se puede calcular 39. 2or este m*todo se -an determinado temperaturas en la'scala 6nternacional de 3emperaturas (escala termodinámica) para temperatura de solidificación -asta ladel tungsteno, 77K EC. 2ara las temperaturas superiores a unos!K EC la discrepancia entre las leyes de Pien y de 2lancO se -ace significante, y la última se empleaen la computación de temperaturas de solidificación.

0uera del laboratorio de patrones, el disco con sectores no es práctico y se le reempla#a con una pantallaabsorbente de vidrio. 'l valor 5 de la pantalla es determinado midiendo a trav*s de ella la temperaturaaparente 3! de una fuente de cuerpo negro a la temperatura conocida 3 !, tal como, por e$emplo, latemperatura de solidificación del platino.

Supongamos que la lectura en la escala de temperaturas del pirómetro, cuando la fuente es lasolidificación del platino es un -orno de cuerpo negro, se encuentra que es ! EC o !9I7 Q. Se sabeque la temperatura de solidificación del platino es !I: EC o 977 Q. 'ntonces

5 R !=977 @ != !9I7 R .9> o 9> mireds (microgrados recíprocos negativos)

Si el vidrio de la pantalla tiene las debidas características de transmisión, 5 es constante para todos losvalores de 39, y para cada temperatura en la escala menor puede calcularse la temperaturacorrespondiente de una fuente, observada a trav*s de la pantalla. %e esta forma puede ponerse unaescala mayor paralela a la escala menor para emplearla cuando se miden temperaturas superiores a lascomprendidas en la escala anterior. os límites de error son tales, que pueden -acerse fácilmentemedidas válidas dentro de una tolerancia de mas menos > EC -asta !99F EC y de mas menos K EC -asta!IF EC con un pirómetro óptico industrial propiamente mantenido y usado inteligentemente. 6ncluso losobservadores inexperimentados -acen lecturas aceptables dentro del margen de F EC. a temperaturas-asta !IF EC, y los observadores experimentados, en una -abitación oscura aciertan con menor error deun grado centígrado.

Gtros pirómetros ópticos de corriente variable usan la caida de volta$e en el filamento, o la resistencia deeste filamento, como medida de la temperatura de desaparición

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TERMOMETROS MAGNETICOS

5 temperaturas próximas al cero absoluto la mayor parte de los m*todos mencionados (termómetros deresistencia, pares termoel*ctricos, pirómetros de radiación...) resultan ineficaces. 'n su lugar se utili#anlos termómetros magnéticos, basados en la variación con la temperatura de la susceptibilidadmagn*tica , c, de las sales paramagn*ticas.

'stas sales siguen la ley de Curie c 3 R cte. 2or lo tanto, para medir la temperatura 3, es suficientedeterminar la susceptibilidad de la sal paramagn*tica correspondiente, lo cual se reali#a midiento laautoinducción de un arrollamiento que rodea la muestra. 'l m*todo es particularmente útil en los sistemasque utili#an sales paramagn*ticas como refrigerantes para obtención de ba$as temperaturas.

?o obstante, esta ley de$a de ser válida por deba$o de la temperatura de Curie. 2or deba$o de este puntose define una temperatura magn*tica 3T, a partir de la propia ley de Curie (admitiendo que siguieracumpli*ndose). 5sí, si la susceptibilidad es c a una temperatura 3 por encima del punto de Curie y cT pordeba$o del mismo a la temperatura magn*tica 3T, se cumplirá 3T R (c=cT) 3, temperatura que puedereducirse al valor Oelvin correspondiente.

Date post:	06-Jul-2018
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Laboratorio 2 Temp

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