Principios prácticos para obtener mediciones Principios prácticos

Principios prácticos para obtener mediciones
confiables con termómetros de contacto
Edgar Méndez Lango
Termometría,, Metrología
g Eléctrica,,
CENAM
Noviembre 2009
CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM,
DERECHOS RESERVADOS 2009
Contenido
2
1 Concepto
1.
C
t de
d ttemperatura
t
2. Termometría
3 Equilibrio
3.
E ilib i Té
Térmico
i
4. Transferencia de calor
5. Calibración
C lib ió d
de ttermómetros
ó t
6. Discusión
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3
Temperatura
y Equilibrio mecánico y térmico
y Concepto de temperatura
y Temperatura: magnitud de base del SI
y Escala Subjetiva
y Escala Objetiva
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Equilibrio
y Un sistema está en equilibrio si en el tiempo
sus características q
que lo describen
permanecen constantes
y Un sistema fuera de equilibrio
q
evolucionará
hasta alcanzar el equilibrio
y Estados permanentes no son estados de
equilibrio
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Escala subjetiva de temperatura
y Sensación
S
ió d
de ffrío
í y caliente
li t es
útil para construir una escala
y Nuestro cuerpo
p tiene un
sentido de caliente y frío
5
y Incertidumbre
I
tid b d
de lla escala
l subjetiva
bj ti
Conductividad térmica
Capacidad calorífica
y Un conjunto de objetos con
diferente temperatura
temperatura, pueden
ser ordenados del más frío al
más caliente
y Nuestro sentidos pueden ser
engañados por la historia
térmica
é ca
y Temperatura es una propiedad
física
fí
i que permite
it conocer sii un
cuerpo está más caliente
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6
Termometría
y Concepto de termómetro
y Termómetros primarios y Secundarios
y Ley Cero de la termodinámica
y Segunda Ley de la termodinámica
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Principio de termometría
“Un termómetro mide su p
propia
p temperatura
p
”
y El trabajo experimental exige “llevar”
llevar la temperatura del
termómetro a la temperatura de aquello que se quiere
medir.
y El análisis crítico de nuestra práctica a la luz de esta
Ley nos ayudará a identificar errores sistemáticos
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Equilibrio Térmico
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Ley cero de la termodinámica
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Equivalencia y Trazabilidad
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T
Transferencia
f
i de
d calor
l
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Transferencia de calor (Fourier)
Definición:
Calor es la forma de energía que se transmite de un
cuerpo a otro por diferencia de temperatura en
cierto tiempo
tiempo.
∆q
q=
∆t
•
Por otro lado
∆T ⋅ A
qα
l
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Conducción de calor
q
∆T
Caliente
A
Frio
l
=
λ∆ ⋅
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La forma de los termómetros
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Termómetro de Líquido en Vidrio
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Cámara de expansión
Capilar
Escala principal
Línea de inmersión
Cámara de contracción
Escala auxiliar
B lb
Bulbo
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C lib ió
Calibración
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Sistema de calibración en Puntos Fijos
Tubo
de
calor
Baño de hielo
Celda
de
punto fijo
Sensor
d
de
termopar
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0.568451
9
M ltí t
Multímetro
Horno
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El punto de hielo (0 °C)
y Definición del punto de hielo
Tiene asignado
Ti
i
d ell valor
l d
de 0 °C (273
(273,15K)
15K) a una
presión atmosférica de 101 325 Pa (P0)
presión P distinta:
Para una p
t / °C = 0,01⋅ (1 − P / P0 )
y Preparación
y Agua destilada
y Termo
y Reproducibilidad: 2 mK
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El punto de hielo (0 °C)
Fuentes de Incertidumbre
y Repetibilidad
y Inmersión
y Contacto térmico
y Proporción sólido-líquido
y Estabilidad
Por tratarse de un punto fijo en principio es alta (0,2 mK)
y Reproducibilidad
y Calidad
C lid d d
dell agua d
destilada
til d
y Método de preparación
y Trituración del hielo
y Precauciones de limpieza
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El punto de hielo (0 °C), estabilidad
Estabilidad del Punto de Hielo (0°)
25,29995
Rt / Ω
25,29994
25,29993
25,29992
25,29991
25,29990
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
0:00
3:00
6:00
9:00
Estabilidad medida en 24h (0,2 mK)
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El punto de hielo (0 °C), reproducibilidad
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Carta de control del punto de hielo
Reproducibilidad del Punto de Hielo
0,005
0,004
0,003
t /ºC
0,002
0,001
0,000
-0,001
-0,002
-0,003
-0,004
-0,005
10-jun-04
10-jul-04
9-ago-04
8-sep-04
8-oct-04
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Calibración por comparación
0,96532
68
Lector
1
Referencia
0,96532
68
Termómetro
bajo
jo
calibración
Lector
2
Horno
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Calibración por comparación
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Termómetro digital
85.23 ºC
Inmersión total
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Discusión
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Discusión
y Temperatura es una propiedad de equilibrio
y Un termómetro debe alcanzar el equilibrio
térmico con aquello que se quiere medir
y Procurar el contacto térmico
y Las fugas
g térmicas p
pueden g
generar errores
con buena reproducibilidad
y Necesario experimentar
p
todo el tiempo
p p
para
conocer si la lectura de un termómetro es
genuina.
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G
Gracias
i por su atención
t
ió
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