Lab 2

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(
Departamento de
Ingeniería Mecánica
)
Laboratorio Nº 2: Calibración de Termistores e intercambio de calor
	Integrantes
	Ignacio Bourgeois B.
Isaac González O.
	
	Miguel Retamal C.
	
	José Vásquez H.
	Profesor
	Frank Tinapp D.
	Ayudante
	Anibal Aguillon S.
06 de Noviembre 2014
Objetivo
- Familiarizarse con el uso de los instrumentos de temperatura y usarlos adecuadamente en las experiencias de laboratorio.
- Aprender a calibrar termistores de tipo NTC.
- Comprender como la energía se traspasa de un fluido a otro aplicando la teoría vista en clases de termodinámica sobre la temperatura y transferencia de calor.
Introducción
En el presente informe de laboratorio se aprenderá a calibrar y utilizar de forma correcta termistores y termocuplas del tipo NTC además de graficar e igualar con algún tipo de curva conocida para poder ser comparada la calibración junto con su resistencia y temperatura.
Para el experimento se procederá a medir la temperatura del agua líquida con dos termistores en un cierto periodo de tiempo para luego encontrar una relación que nos permita hacer una calibración del termistor más precisa.
Para el segundo experimento se procederá a utilizar los termistores ya calibrados para medir la velocidad en que se transfiere el calor al juntar dos cuerpos que inicialmente poseerán temperaturas diferentes pero que luego llegaran a un equilibrio térmico.
Para encontrar el tiempo en que se llegara al equilibrio se utilizara el programa CurveExpert para graficar ambas curvas con las temperaturas de ambos cuerpos y así encontrar una tendencia de temperatura y tiempo, la cual será la temperatura y el tiempo en el que se llegue al equilibrio térmico.
Desarrollo
Calibración de Termistores
Para la calibración de los Termistores (NTC) se rellena un recipiente con agua hervida en la cual se introducen los NTC y la termocupla, registrándose cada 10 segundos las resistencias y temperatura respectivamente como se puede observar en la figura 1.
 (
Figura N° 1:
 
Montaje a
ctividad 1
) (
Termistor
) (
Termocupla
)
1.2.1 Para la calibración del primer termistor, se usará el programa CurveExpert, en el cual se ingresarán los datos obtenidos y analizará la curva, obteniendo así la función que aproxime a dicha curva. 
 (
Resistencia 
[KΩ
]
)
Gráfica 1.1: Temperatura [K] vs Resistencia [k] para el termistor 1
Cuya ecuación es la siguiente:
Con:
X= Resistencia
y= Temperatura
a = 5.94625342513x10^-6 
 b= 4.26059546863x10^3
1.2.2 Para la calibración del segundo termistor, también se usará el programa CurveExpert, en el cual se ingresarán los datos obtenidos y analizará la curva, obteniendo así la función que aproxime a dicha curva. 
Así se obtiene la siguiente gráfica con su respectiva función:
 (
Resistencia 
[KΩ
]
)
Gráfica 1.2: Temperatura [K] vs Resistencia [k] para el termistor 2 
Con:
X= Resistencia
y= Temperatura
a= 4.94122292182x10^-6 
b= 4.31001866588x10^3
Intercambio de Calor
Con los termistores ya calibrados se procede a rellenar un matraz con agua hervida y un recipiente con agua fría, midiéndose cada 10 segundos la temperatura en los recipientes, como se observa en la figura 2.
 (
Agua hervida
) (
NTC #1
) (
Agua 
fría
) (
NTC #2
) (
Figura N° 2:
 Montaje actividad 2
) 
La cantidad de energía transferida en cada momento se calcula mediante la ecuación
Graficando las curvas de temperatura v/s Tiempo de las mediciones de la actividad 2 con cada termistor, además, incluyendo la energía transferida en cada momento se tiene lo siguiente:
 (
NTC #2
)
 (
NTC #1
)
Gráfica 1.3: Temperatura versus tiempo y calor:
Ocupando el programa CurveExpert la función que más se acomoda a la gráfica anterior es: 
Para el termistor 1: 
Con: 
 a= 2.75171771113x10^2
b= 6.82937692095
y= Temperatura
x= Tiempo
Para el termistor 2:
Con:
 a = 4.02524499874x10^2
 b = -1.40989975158x10
y= Temperatura
x= Tiempo
¿Después de cuánto tiempo las temperaturas de los dos fluidos será la misma?
Al igualar ambas ecuaciones de la gráfica 1.3 y despejando el tiempo, obtenemos que las temperaturas serán iguales en: 
Tiempo= 439.2947[s]
¿Cuál temperatura será esta?
Reemplazando el tiempo en la ecuación de la gráfica 1.3 obtenemos que la temperatura en dicho instante para ambos termistores será:
Temperatura= 316.73[K]
¿Qué pasará con las temperaturas de los líquidos luego que estas se igualen?
Una vez que se igualen las temperaturas entre los dos líquidos, estas tenderán a equilibrarse con la temperatura ambiente.
3	Conclusiones
De este informe se puede concluir que los termistores son aparatos muy sensibles y que siempre necesitan de una calibración para evitar errores de medición graves.
También de los datos obtenidos en el laboratorio se concluye que la temperatura versus la resistencia actúa como una función de la cual se puede observar su comportamiento y predecir datos más allá de los obtenidos experimentalmente.
Al observar los datos obtenidos del experimento en gráficos, se puede determinar más fácilmente su comportamiento de los cuerpos que intercambian calor y a su vez concluir lo que ocurrirá luego de que ambos cuerpos lleguen al equilibrio térmico.
Para finalizar, el experimento se puede mezclar con la teoría para determinar el calor transferido térmicamente y poder así saber lo que ocurrió en la interacción de ambos cuerpos.
Laboratorio de Mediciones (541231)
1
0.511.522.53
320
325
330
335
340
345
350
355
360
365
370
0.511.522.533.54
315
320
325
330
335
340
345
350
355
360
365