Curva de calibração para que é, como fazer, exemplos

O curva de calibração É um gráfico que relaciona duas variáveis, que é usada para verificar se um equipamento de medição está funcionando corretamente. Independentemente do que seja o equipamento, tempo, uso e desgaste natural, afetam a qualidade da medição.

É por isso que é importante verificar periodicamente seu funcionamento adequado. Isso é realizado comparando as medidas fornecidas pelo equipamento com as de um dispositivo padrão usado como referência. Esta equipe de referência é a mais precisa.

figura 1. Curva de calibração de dois dispositivos, em comparação com o dispositivo de referência ideal (verde). Fonte: f. Zapata.

Por exemplo, na Figura 1, temos em verde o sinal de saída de um dispositivo ideal, em comparação com a magnitude medida, ambos são proporcionais.

No mesmo gráfico estão as curvas de dois instrumentos diferentes que não são calibrados e que têm comportamentos ligeiramente diferentes um do outro e com o padrão.

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Como funciona?

Por exemplo, suponha que queremos calibrar um dinamômetro, que é um dispositivo usado para medir forças como o peso dos objetos e aqueles que aparecem quando um objeto acelera.

Para obter uma primavera para esticar, é necessário aplicar uma força, que é proporcional ao trecho, de acordo com a lei de Hooke.

Um dinamômetro simples consiste em uma mola dentro de um tubo fornecido com um ponteiro e uma escala para indicar alongamento. Em uma extremidade, há um anel para segurar o dinamômetro e, no outro, um gancho para pendurar peso.

Figura 2. À esquerda um dinamômetro simples e à direita um esquema do procedimento para calibrá -lo. Fonte: Wikimedia Commons.

Uma maneira de calibrar o dinamômetro é pendurar pesos diferentes, cuja massa foi determinada anteriormente com um equilíbrio (o instrumento de referência) e medindo o alongamento ou alongamento da mola, que deveria ser leve.

A lei de Hooke aplicada ao sistema Spring-Masa em equilíbrio estático resulta na seguinte equação, que relaciona a primavera longa com a massa que pendura:

L = (g/k) m + lo

Onde:

-L: comprimento total da primavera

Pode atendê -lo: Conservação do Momento Linear: Princípio, Exemplos, Exercícios.

-G: Aceleração da gravidade

-K: Spring Constant

-M: Massa

-LO: comprimento natural da primavera.

Depois de ter vários pares de pontos comprimento-masa, Eles passam a representar graficamente para construir a curva de calibração. Como a relação entre o comprimento L e a massa m é linear, a curva é uma linha reta, onde:

Pendente = g/k

Como fazer uma curva de calibração?

Estas são as etapas para fazer uma curva de calibração para um instrumento de medição.

Passo 1

Escolha o padrão de comparação a ser usado, de acordo com o dispositivo que você deseja calibrar.

Passo 2

Selecione a faixa adequada de valores mobiliários e determine o número ideal de medidas a serem feitas. Se formos calibrar um dinamômetro, teríamos que avaliar antes do limite do peso que pode ser pendurado sem deformado permanentemente. Se isso acontecesse, o instrumento seria inutilizável.

etapa 3

Pegue pares de leituras: uma é a leitura feita com o padrão padrão, o outro é a medida feita com o sensor que está calibrando.

Passo 4

Faça um gráfico dos pares de leituras obtidas na etapa anterior. Isso pode ser feito manualmente, em um artigo milímetro ou por meio de uma planilha.

A última opção é preferível, pois o caminho da mão pode levar a pequenas imprecisões, enquanto um melhor ajuste pode ser realizado com a planilha.

Exemplos de curva de calibração

As curvas de calibração também são usadas para converter uma magnitude em outra que é fácil de ler, através de alguma propriedade ou lei que as relaciona.

Calibração de um termômetro de resistência à platina

Uma alternativa ao uso de mercúrio é a resistência elétrica. A resistência é uma boa propriedade termométrica, pois varia com a temperatura e também é fácil de medir com um ohmímetro ou amímetro.

Bem, neste caso, um padrão adequado para construir a curva de calibração seria um bom termômetro de laboratório.

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Você pode medir a temperatura dos pares - resistência e levá -los a um gráfico, que mais tarde servirá para determinar qualquer valor de temperatura que conhece a resistência, desde que o valor disso esteja dentro da faixa de medidas que foram tomadas.

Na curva de calibração a seguir, a temperatura com o termômetro padrão e no eixo vertical a temperatura com um termômetro de resistência à platina é mantido no eixo X, chamado termômetro para.

Figura 3. Gráfico de calibração do termômetro de resistência à platina para. Fonte: f. Zapata.

A planilha encontra a linha que melhor se adequa às medidas, cuja equação aparece no canto superior direito. O termômetro de platina tem uma ascensão de 0.123 ºC sobre o padrão.

Uma curva de calibração de solução

É um método usado na química analítica e consiste em uma curva de referência, onde a medida da medida.

Figura 3. Uma curva de calibração de solução.

A curva é usada para encontrar, por interpolação, a concentração de analito presente em uma amostra desconhecida, através da referida resposta instrumental.

A resposta instrumental pode ser uma corrente elétrica ou uma tensão. Ambas as magnitudes são fáceis de medir no laboratório. Em seguida, a curva é usada para descobrir a concentração do analito desconhecido dessa maneira:

Suponha que a corrente seja de 1500 mA na curva de calibração. Estamos localizados neste ponto no eixo vertical e desenhamos uma linha horizontal para a curva. A partir deste ponto, projetamos uma linha verticalmente em direção ao eixo x, onde a respectiva concentração do analito é lida.

Exercício resolvido

Construa a curva de calibração de uma mola constante elástica k e, no gráfico, determine o valor da referida constante, tudo a partir dos seguintes dados experimentais de casais de comprimento - Mass: Mass: Mass: Mass: Mass: Mass:

Pode atendê -lo: tipos de velocidade

Solução

Cada par de valores é interpretado da seguinte maneira:

Quando uma massa de 1 kg é enforcada, a mola é esticada até atingir 0.32 m. Se uma massa de 2 kg estiver enforcada, a primavera vem para medir 0.40 me assim.

Por meio de uma planilha, o gráfico de comprimento é feito versus massa, que acaba sendo uma linha reta, como esperado da lei de Hooke, uma vez que a relação entre o comprimento L e a massa m é dada por:

L = (g/k) m + lo

Conforme explicado em seções anteriores. O gráfico obtido é o seguinte:

Figura 4. Curva de calibração da primavera. Fonte: f. Zapata.

Sob o título, a planilha mostra a equação de linha que melhor ajusta os dados experimentais:

L = 0.0713 m + 0.25

O corte da linha com o eixo vertical é o comprimento natural da mola:

eu_qualquer = 0.25 m

Por sua parte, a inclinação é a relação g/k:

G/k = 0.0713

Portanto, tomando g = 9.8 m/s², O valor da constante de mola é:

K = (9.8/0.0713) N/M

K = 137.45 N/m

Tendo esse valor, nossa mola é calibrada e o dinamômetro pronto para medir as forças da seguinte maneira: é enforcada uma massa desconhecida que produz um certo trecho, que é lido no eixo vertical.

A partir desse valor, uma linha horizontal é atraída para a curva e, nesse ponto. Tendo a missa, temos seu peso, que é a causa do alongamento.

Referências

1. Serway, r., Vulle, c. 2011. Fundamentos da Física. 9na ed. Cengage Learning.
2. Tipler, p. 1987. Física da pré -universidade. Editorial revertido.
3. Tiptens, p. 2011. Física: conceitos e aplicações. 7ª edição. McGraw Hill
4. Wilson, J. 2010. Experiências de laboratório de física. 7º. Ed. Brooks Cole.
5. Wikipedia. Curva de calibração. Recuperado de: é.Wikipedia.org.