262693038 proyecto termometro casero PDF

Preview

Summary

termometro digital proyecto...

Description

INTRODUCCIÓN Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema. Una forma fácil de hacerlo es encontrando una sustancia que tenga la propiedad de que cambie de manera regular con la temperatura, de tal forma que al calentarse, se expanda y viceversa, al enfriarse se contraiga. En la actualidad, es la manera más práctica, para saber o conocer, qué temperatura corporal posee una persona. El

principal

principio

básico,

para

su

funcionamiento

es

la termodinámica, rama de la física encargada de describir los estados de equilibrio entre los cuerpos. Las 2 leyes la conforman. Son Ley cero de la termodinámica: Lo único que establece esta ley es la existencia de una propiedad que es la temperatura. Primera Ley de la termodinámica: En pocas palabras es referente al principio de conservación de la energía. Esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. El propósito de este proyecto es observar los cambios que ocurren en la temperatura de una sustancia a base de agua y alcohol con la ayuda de un termómetro casero que nuestro equipo realizará, con esto esperamos poder identificar los cambios que provoca nuestro calor al líquido. Nos servirá para poder entender de manera rápida el concepto de temperatura, y aprenderemos datos importantes sobre la vida del científico Galileo Galilei y algunos datos históricos sobre el avance del termómetro.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Desde la antigüedad, el termómetro (el cuál significa "caliente" y metro, "medir") es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros electrónicos digitales. Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. Así que, el creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; éste podría considerarse el predecesor del termómetro. Consistía en un tubo de vidrio que terminaba con una esfera en su parte superior que se sumergía dentro de un líquido mezcla de alcohol y agua. Al calentar el agua, ésta comenzaba a subir por el tubo. Sanctorius incorporó una graduación numérica al instrumento de Galilei, con lo que surgió el termómetro. Cabe destacar que, el metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada; el extremo abierto se sumergía boca abajo dentro de una mezcla de alcohol y agua, mientras la esfera quedaba en la parte superior. Al calentar el líquido, éste subía por el tubo. La incorporación, entre 1611 y 1613, de una escala numérica al instrumento de Galileo se atribuye tanto a Francesco Sagredo como a Santorio Santorio. En España se prohibió la fabricación de termómetros de mercurio en julio de 2007, por su efecto contaminante. En Venezuela, los termómetros de mercurio siguen siendo ampliamente utilizados por la población. No así en hospitales y centros de salud donde por regla general se utilizan termómetros digitales. En la

remota antigüedad de la humanidad los hombres suponían que el calor era una sustancia que podía pasar de un cuerpo a otro y ser almacenada. De hecho, el griego Heráclito (500 a. J.C.) afirmaba que el fuego era la materia originaria y que podía trasformarse en el aire, tierra y agua; en el siglo XVIII la propagación del calor les obligo a pensar parecido a los antiguos griegos, pues los orfebres se daban cuenta que sus recipientes al ser calentados no aumentaban de peso, lo que significaba que el calor debería ser una sustancia sin peso. Muchos años y hombres pasarían hasta que la ciencia nos explicó, que lo que en realidad sucede es que se transfiere, es el movimiento de las moléculas de las sustancias, que pasan de un cuerpo a otro. De acuerdo a lo anterior, hoy sabemos que todos los cuerpos y sustancias están formados por átomos y moléculas. Es muy importante saber que las partículas de los sólidos, líquidos y gases se mueven de manera muy diferente, pues los primeros presentan una agitación térmica alrededor de puntos fijos mientras que los líquidos se mueven en diferentes direcciones, pero en ciertas restricciones por hallarse ligeramente unidas entre si, y finalmente las partículas de un gas se agitan libremente en todas direcciones. Con toda la explicación anterior, nos debe quedar claro que el calor es una forma de energía. Es una de muchas, pues sabemos que otras formas de energía son la luminosa la química, la mecánica y la eléctrica. Un concepto fundamental de la energía es que esta puede ser convertida de una forma a otra. Cuando un madero se quema por ejemplo, su energía química se transforma en calorífica y luminosa; Esta energía calorífica puede utilizarse para hervir agua y generar vapor, que a su vez puede mover un motor que podría mover una estación de luz, que es aprovechada para obtener luz y calor en nuestros hogares. Sabemos además que, cuando se suministra calor a un objeto generalmente sube su temperatura. La temperatura es una medida de intensidad

de calor, y de hecho, nos dice cuanta energía calorífica posee un cuerpo. A manera de ejemplo se puede decir que una pieza metálica grande contiene más energía calorífica que una pieza pequeña de la misma temperatura. Como la temperatura es una medida de la intensidad del calor, resultaba muy importante cuantificarla para controlar muchos procesos caseros e industriales. De esta forma se crearon los termómetros, que son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura. Sus creadores sabían que cualquier sustancia al ser calentada, se dilata por el aumento de la intensidad del movimiento molecular. Es en este principio, en que se basa la fabricación de los diferentes termómetros, como los de gases, líquidos, metálicos, de resistencia, permisores, para termoeléctrico, bolómetro, pirómetro óptico, la espectrometría. Su presentación más común es de vidrio, el cual contiene un tubo interior con mercurio, que se expande o dilata debidos a los cambios de temperatura. Para determinar la temperatura, el termómetro cuenta con una escala debidamente graduada que la relaciona con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo. Las presentaciones más modernas son de tipo digital, aunque el mecanismo interno suele ser el mismo. Cuando un termómetro se rompe, el mercurio líquido puede en parte, evaporarse en el ambiente y el resto, ir a parar con la basura común y contaminar el agua y el suelo. Si los restos del termómetro roto se tiran por el inodoro, el mercurio termina en los ríos, contaminándolos. Allí hay además, microorganismos capaces de transformar el mercurio elemental en una forma aún más tóxica: el metil mercurio. Este compuesto entra en los cuerpos de los peces, que cuando son consumidos por la población humana, pueden afectar negativamente su salud. De hecho, el metil mercurio en el cuerpo de una mujer embarazada puede atravesar la placenta y dañar al bebé en desarrollo. En todas sus formas el

mercurio es tóxico para el sistema nervioso central, provoca irritabilidad, temblores, alteración de la vista y la audición y problemas de memoria. En el lactante, la exposición puede causar una disminución del coeficiente intelectual y retardo en el desarrollo mental, así como problemas motores. También son susceptibles a sus efectos tóxicos, la piel, los riñones, el corazón y los pulmones. Así que, los termómetros se rompen de manera rutinaria en los hogares y en los hospitales. Esto genera riesgos de intoxicaciones o problemas que en nuestras casas no estamos preparados para resolver, como cuál es la manera indicada de recoger el mercurio que se dispersa por los pisos o la habitación donde ocurre la rotura. Sólo durante el año 2006, en el Centro Nacional de Intoxicaciones se recibieron alrededor de 300 consultas por rotura de termómetros. Además, el mercurio que proviene de los hogares y los hospitales se emite al ambiente y contribuye a aumentar la carga global de este metal presente en el planeta y a poner en peligro la salud de la población, especialmente por la ingesta de pescado contaminado. En Venezuela, solo en 2009 se importaron más de tres millones de termómetros clínicos de mercurio. Esta cantidad de termómetros, rotos, emiten al ambiente alrededor de tres mil kilos de mercurio. La experiencia ha permitido reconocer que existen materiales que son buenos conductores del calor, y otros son reconocidos como aislantes térmicos (plásticos, ladrillos, y cristal), lo cual da lugar a beneficios en nuestras casas, escuelas, granjas, invernaderos, industrias, y al bienestar de los humanos. Es por ello que desea fabricar un termómetro casero libre de mercurio y de fácil uso.

a.2) Formulación del Problema Con lo anteriormente expuesto, surge la siguiente interrogante ¿es beneficio para la comunidad en general tener en los hogares un termómetro casero libre de mercurio?

a.3) Objetivos de la Investigación a.3.1) Objetivo General Construir un termómetro con utensilios caseros libre mercurio a.3.2) Objetivos Específicos Dar a conocer los principios básicos del funcionamiento de un Termómetro. Describir los pasos para la construcción de un termómetro casero libre de mercurio Observar los cambios de temperatura que ocurren en el ambiente y el cuerpo a través del termómetro casero libre de mercurio.

a.4) Delimitación a.4.1) Temporal: este proyecto se realizara en lapso de 30 días a.4.2) Espacial: Se realizara en los hogares de los investigadores.

a.5) Hipótesis Es posible construir un termómetro con materiales caseros. Sin embargo se debe tener en cuenta que por no tener un control de calidad adecuado y no usar materiales sofisticados el termómetro no posee gran precisión ni exactitud, es decir que el resultado obtenido es estimado

a.6) Variables a.6.1) Variable Independiente: Materiales caseros

a.6.2) Variable Dependientes El Termómetro

METODOLOGÍA Según Fidias Arias (1999) “la metodología del proyecto incluye el tipo o tipos de investigación, las técnicas y los procedimientos que serán utilizados para llevar a cabo la indagación. Es el “cómo” se realizará el estudio para responder al problema planteado.” (p. 45). Para realizar el termómetro con utensilios caseros libre de mercurio se procede la siguiente manera 1. Colocar en la botella la misma cantidad de agua y alcohol hasta obtener un cuarto de dicha mezcla 2. Agregar colorante del color escogido y mezclarlo con el líquido (agua). 3. Colocar el pitillo transparente por la boca de la botella, asegurándose de que no toque el fondo 4. Con la plastilina, ir fijando el pitillo en la posición del paso anterior, hasta que quede totalmente fija 5. Para acabar, sujeta la botella con tus manos firmemente y calentar con el mismo calor corporal El funcionamiento es bastante sencillo, la mezcla de 75% de agua y 25% de alcohol es bastante sensible al agua. Cuando acercamos la botella a un ambiente donde la temperatura es elevada, el calor es transferido dentro de la botella por conducción y el movimiento molecular hace que el líquido suba por el pequeño tubo de plástico (pitillo), permitiéndonos realizar una medida de temperatura. El proceso inverso ocurre en ambientes fríos. Si realizamos varios experimentos con temperaturas patrones conocidas, podemos crear una escala y tener un termómetro casero muy funcional.

La investigación está enmarcada en un modelo cuantitativo, por tanto examinaremos los datos de forma numérica, así mismo es un proyecto factible y orientado hacia una investigación descriptiva. Según Tamayo y Tamayo M. (Pág. 35), la investigación descriptiva “comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual, y la composición o proceso de los fenómenos. El enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre grupo de personas, grupo o cosas, se conduce o funciona en presente”. El tipo de investigación empleado para el presente estudio es Descriptiva apoyada en una investigación de Campo, ya que busca construir en los hogares un termómetro con utensilios caseros libre de mercurio. Al respecto, Hernández, Fernández y Baptista (1998) definen la investigaciones descriptivas como aquellas que

“buscan

especificar

propiedades importantes

de

personas,

grupos,

comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis” p.60. Tienen por objeto medir aspectos particulares que ayuden a describir o caracterizar el evento de estudio dentro de un contexto particular. El diseño a utilizar en esta investigación será de campo, puesto que al basarnos sobre hechos reales es necesario llevar a cabo una estrategia que nos permita analizar la situación directamente en el lugar donde acontecen, es decir, en los hogares donde se fabricara el termómetro con utensilios caseros libre de mercurio. Según Arias (2004), la investigación de campo “consiste en la recolección de datos directamente de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variables alguna”. (p. 94). Carlos Sabino (s/f) en su texto “El proceso de Investigación” señala que se basa en informaciones obtenidas directamente de la realidad, permitiéndole al investigador cerciorarse de las condiciones reales en que se han conseguido los datos. Por su parte, Arias (1999, p. 48), señala que “es la recolección de datos directamente de la realidad de donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar

variable alguna”. En este orden de ideas, la investigación de campo es un tipo de estudio a través del cual se investigan fenómenos sociales en su ambiente natural, siendo importante para las ciencias sociales pues su objetivo natural es el hombre y sus acciones, lo que permite indagar en el sitio los efectos de las variables relacionadas. Las técnicas de recolección de datos, son definidas por Tamayo (1999), como la expresión operativa del diseño de investigación y que específica concretamente como se hizo la investigación (p. 126). Así mismo Bizquera, R. (1990), define las técnicas como aquellos medios técnicos que se utiliza para registrar observaciones y facilitar el tratamiento de las mismas” (p. 28). Las técnicas de recolección de datos a seguir para obtener la información en este proyecto es la observación. La observación utilizada fue directa, porque se empleó para registrar los datos en la manera en que fueron percibidos. Van Dalen y Meyer (1981) “consideran que la observación juega un papel muy importante en toda investigación porque le proporciona uno de sus elementos fundamentales; los hechos”. Por ende; la observación se traduce en un registro visual de lo que ocurre en el mundo real, en la evidencia empírica. Así toda observación; al igual que otros métodos o instrumentos para consignar información; requiere del sujeto que investiga la definición de los objetivos que persigue su investigación, determinar su unidad de observación, las condiciones en que asumirá la observación y las conductas que deberá registrar. En el proyecto se procedió a observar en un lapso de 15 días los cambios de temperatura a través del termómetro casero. Materiales de la Investigación



Agua de grifo



Alcohol desinfectante



Colorante de alimentos (cualquier color)



4 tazas (1 litro) de una taza para medir o 600 mililitros de un vaso de precipitados



Un vaso o botella de plástico transparentes de 20 a 25 centímetros (8 a 10 pulgadas) de alto



Un sorbete plástico transparente de, al menos, 20 centímetros (8 pulgadas) de alto



Un gotero de plástico



Aceite vegetal de cocina



Masilla, cera o plastilina



Regla



Marcador de punta fina



Una ficha blanca o un cartoncito



Cinta adhesiva transparente



Un tazón de agua fría



Un tazón de agua caliente



Un termómetro comercial (para la calibración)

RESULTADO Y DISCUSIÓN Los resultados estarán enmarcados en dos fases, la primera es la construcción del termómetro casero paso a paso y una segunda fase en la que se interpretara el análisis de la observación realizada en un lapso de quince días

I. Fase. Construcción del termómetro con utensilios caseros libre de mercurio paso a paso 1. Solución de medida. Llena una taza para medir con agua hasta la mitad y la otra mitad con alcohol desinfectante. Deja caer cuatro u ocho gotas de colorante para alimentos a la solución y mezcla suavemente para combinarlos. Se debe tener cuenta que el colorante para alimentos no altera la manera en que la solución reacciona a los cambios de temperatura. Su único propósito es hacer más fácil para ti la lectura del nivel de agua en el pitillo cuando usas el termómetro. Técnicamente podrías omitir el alcohol en su totalidad y solo usar agua, pero un termómetro que contiene partes iguales de agua y alcohol responderá a los cambios de temperatura con mayor rapidez que uno hecho solo de agua. Al determinar cuánta solución hacer, considera el volumen de la botella que usarás. Se tendrá que preparar suficiente solución para llenar la botella entera, además de un poco adicional. 2. Solución de medida en una botella transparente. Llena la botella hasta el cuello vertiendo directamente dentro la solución. Usa un gotero de plástico para añadir lentamente más de la solución de color hasta que el nivel de dicha solución alcance la parte superior de la botella. Puedes usar un vaso o una botella de plástico. Evita que la solución se rebalse. Técnicamente, puedes crear un termómetro incluso sin llenar la botella hasta el tope. La estructura de este termómetro asegurará que la solución se

expanda en el pitillo en lugar de en la botella, incluso si la botella está parcialmente vacía. Sin embargo, llenar la botella hasta el tope causará que tu termómetro responda a los cambios de temperatura más rápido que si lo llenas solamente hasta la mitad. 3. Insertar el pitillo en la botella y fíjalo. Desliza el pitillo en la botella cuidadosamente para evitar que no se derrame ni un poco de la solución. Deja al menos 10 centímetros (4 pulgadas) de pitillo sobresaliendo de la parte superior de la botella y no permitas que toque la base de la botella. Fija el pitillo moldeando masilla alrededor de este y el tope de la botella. La masilla debe sellar totalmente la boca de la botella. Idealmente, no debe entrar aire a la botella, a menos que llegue a través del pitillo. La cera parcialmente derretida o la plastilina servirán si no tienes masilla. Sellar la botella es muy importante. Un sello hermético impide que el líquido de la botella se expanda a través de la boca de la botella y, como resultado, se expanda solo en el pitillo 4. Adjunta una ficha blanca a la parte superior del pitillo. Pon la ficha justo detrás del pitillo y usa un pedazo de cinta adhesiva transparente para fijarla. La ficha no es estrictamente necesaria, pero usarla puede hacer más fácil para ti ver el nivel de la solución en el pitillo. Además, si planeas calibrar tu termómetro para que pueda usarse para medir temperaturas, tendrás que usar esta ficha para marcar y etiquetar los valores de medición 5. Añade la solución de medida a la parte superior del pitillo. Cuando lo hayas hecho, debe haber 5 centímetros (2 pulgadas) de agua sobre el tope de la botella, dentro del pitillo. Al llenar el pitillo con la solución adicional, harás que sea más fácil detectar el nivel de la solución en el pitillo, pues asciende y desciende.

6. Coloca una gota de aceite de cocina en la parte superior del pitillo. Usa un gotero para añadir cuidadosamente una sola gota de aceite vegetal en el pitillo. Solo usa una gota. El aceite y el agua no se mezclan, así que el aceite se...