Termometro

Termómetros

El termómetro el cuál termo significa "caliente" y metro, "medir") es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho. Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma cuantitativa. Una forma fácil de hacerlo es encontrando una sustancia que tenga una propiedad que cambie de manera regular con la temperatura.

QUIEN INVENTO EL INSTRUMENTO Y EN QUE AÑO

El primer termómetro del agua fue creado durante el décimo sexto siglo. En el año 1593, Galileo Galilei hizo el paso existente del termoscopio uno mejor y creó un termómetro básico del agua. Esta más nueva versión era el primer tipo de termómetro para permitir variaciones en temperatura. Galileo encontró que, si él utilizara el líquido que era menos denso que riega, él podría suspender esos líquidos en un frasco de agua, que se levantaría mientras que la temperatura aumentó.

Galileo podía tomar la información que él descubrió y que desarrolla un modelo de un termoscopio que utilizó gotitas finas del alcohol. Estas gotitas mantuvieron su cohesión en el agua y se levantarían a la tapa mientras que la temperatura del agua aumentó lentamente. Hay los que creen que el uso del alcohol de Galileo inspiró más adelante el uso del mercurio.

TIPOS DE TERMOMETROS

• Termómetro de mercurio: es un tubo de vidrio sellado que contiene mercurio, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Este cambio de volumen se visualiza en una escala graduada. El termómetro de mercurio fue inventado por Gabriel Fahrenheiten el año 1714

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Pirómetros: termómetros para altas temperaturas, son utilizados en fundiciones, fábricas de vidrio, hornos para cocción de cerámica etc... Existen varios tipos según su principio de funcionamiento:

• Pirómetro óptico: se fundamentan en la ley de Wien de distribución de la radiación térmica, según la cual, el color de la radiación varía con la temperatura. El color de la radiación de la superficie a medir se compara con el color emitido por un filamento que se ajusta con un reóstato calibrado. Se utilizan para medir temperaturas elevadas, desde 700 °C hasta 3.200 °C, a las cuales se irradia suficiente energía en el espectro visible para permitir la medición óptica.

• Pirómetro de radiación total: se fundamentan en la ley de Stefan-Boltzmann, según la cual, la intensidad de energía emitida por un cuerpo es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.

• Pirómetro de infrarrojos: captan la radiación infrarroja, filtrada por una lente, mediante un sensor foto resistivo, dando lugar a una corriente eléctrica a partir de la cual un circuito electrónico calcula la temperatura. Pueden medir desde temperaturas inferiores a 0 °C hasta valores superiores a 2.000 °C.

• Pirómetro fotoeléctrico: se basan en el efecto fotoeléctrico, por el cual se liberan electrones de semiconductores cristalinos cuando incide sobre ellos la radiación térmica.

• Termómetro de lámina bimetálica: Formado por dos láminas de metales de coeficientes de dilatación muy distintos y arrollados dejando el coeficiente más alto en el interior. Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura en el termohigrógrafo.

• Termómetro de gas: Pueden ser a presión constante o a volumen constante. Este tipo de termómetros son muy exactos y generalmente son utilizados para la calibración de otros termómetros.

• Termómetro de resistencia: consiste en un alambre de algún metal (como el platino) cuya resistencia eléctrica cambia cuando varía la temperatura.

• Termopar: un termopar o termocupla es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basadas en la fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.

• Termistor: es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura. Algunos termómetros hacen uso de circuitos integrados que contienen un termistor, como el LM35.

• Termómetros digitales: son aquellos que, valiéndose de dispositivos transductores como los mencionados, utilizan luego circuitos electrónicos para convertir en números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador. Una de sus principales ventajas es que por no utilizar mercurio no contaminan el medio ambiente cuando son desechados.

• Termómetros clínicos: son los utilizados para medir la temperatura corporal. Los hay tradicionales de mercurio y digitales, teniendo estos últimos algunas ventajas adicionales como su fácil lectura, respuesta rápida, memoria y en algunos modelos alarma vibrante.

Termómetros especiales

Para medir ciertos parámetros se emplean termómetros modificados, tales como los siguientes:

• El termómetro de globo, para medir la temperatura radiante. Consiste en un termómetro de mercurio que tiene el bulbo dentro de una esfera de metal hueca, pintada de negro de humo. La esfera absorbe radiación de los objetos del entorno más calientes que el aire y emite radiación hacia los más fríos, dando como resultado una medición que tiene en cuenta la radiación. Se utiliza para comprobar las condiciones de comodidad de las personas.

• El termómetro de bulbo húmedo, para medir la influencia de la humedad en la sensación térmica. Junto con un termómetro ordinario forma un psicrómetro, que sirve para medir humedad relativa, tensión de vapor y punto de rocío. Se llama de bulbo húmedo porque de su bulbo o depósito parte una muselina de algodón que lo comunica con un depósito de agua. Este depósito se coloca al lado y más bajo que el bulbo, de forma que por capilaridad está continuamente mojado.

• El termómetro de máximas y mínimas es utilizado en meteorología para saber la temperatura más alta y la más baja del día, y consiste en dos instrumentos montados en un solo aparato. También existen termómetros individuales de máxima o de mínima para usos especiales o de laboratorio.

DESCRIPCION DEL TERMOMETRO

Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma cuantitativa. Una forma fácil de hacerlo es encontrando una sustancia que tenga una propiedad que cambie de manera regular con la temperatura como el mercurio (Hg) dentro de un termómetro de vidrio: al calentarse, se expande y viceversa, al enfriarse se contrae, lo que se visualiza contra una escala graduada.

La variación de temperatura afecta al volumen del líquido, de manera que el mismo se desplaza por el depósito, que está graduado. Si aumenta la temperatura, el líquido se dilata; y si la temperatura disminuye, el líquido se contrae. La graduación del depósito que contiene el mercurio o el alcohol nos permite saber, en todo momento, la temperatura del medio en el que está situado el termómetro, el cual debe estar protegido de la acción directa de los rayos del sol.

La temperatura puede medirse en diferentes escalas: la escala Celsius (grados centígrados), pero en otros países también se utiliza la escala Fahrenheit.

MATERIALES DE LOS QUE ESTA HECHO

Alrededor del año 1714 fue Daniel Gabriel Fahrenheit quién creó el termómetro de mercurio con bulbo, formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme comunicado por su extremo con una ampolla llena de mercurio. El conjunto está sellado, y cuando la temperatura aumenta, el mercurio se dilata y asciende por el capilar

Sus Partes Son:

Tubo de vidrio, mide 30 cm de largo.

Capilar, es un tubo de vidrio interior, su diámetro es muy pequeño y en la parte inferior presenta un ensanchamiento.

Bulbo, Es el ensanchamiento del capilar y su función es un depósito de la sustancia termométrica.

Sustancia termométrica, es liquido contenido en el termómetro, generalmente es alcohol con colorante o mercurio.

Escala termométrica, es un intervalo dividido correctamente, que me permite medir la temperatura, está pintada generalmente en el tubo de vidrio.

ESCALAS Y RANGOS

• Escala Fahrenheit

Fue en 1724 que Gabriel Fahrenheit usó mercurio como líquido termométrico. Su expansión térmica es amplia, no se adhiere al vidrio, permanece líquido en un amplio rango de temperaturas. Su apariencia plateada hace que sea fácil de leer. Fahrenheit describió como calibró la escala de mercurio de su termómetro de la siguiente manera:

“Colocando el termómetro en un mezcla de sal de amonio o agua salada, hielo, y agua, un punto sobre la escala pudo ser encontrado el cual llamé cero. Un segundo punto fue obtenido de la misma manera, si la mezcla es usada sin sal. Denotando este punto como 30. Un tercer punto designado como 96 fue obtenido colocando el termómetro en la boca para adquirir el calor del cuerpo humano." (D.G Fahrenheit, Phil. Tras. (London) 33, 78, 1724).

Sobre esta escala, Fahrenheit midió el punto de ebullición del agua obteniendo 212. Después le adjudicó el punto de congelamiento del agua a 32. Así el intervalo entre el punto de congelamiento y ebullición del agua puede ser representado por el número racional 180. Temperaturas medidas sobre esta escala son designadas como grados Fahrenheit.

• Escala Centígrada o Celsius

En 1745 Carlos Linneo de Upsala, Suecia, describió una escala en la cual el punto de congelamiento del agua era 100 y el punto de ebullición cero haciendo una escala centígrada. Anders Celsius (1701-1744) usó la escala al revés en la cual cero representaron el punto de congelamiento y 100 el punto de ebullición del agua. En 1948 el término Grado Centígrado fue reemplazado por el de Grados Celsius. Temperaturas medidas sobre una escala centígrada, con el punto de congelamiento del agua como cero, son designadas como grados Celsius.

Para pasar de la escala Fahrenheit a la Celsius se emplea la siguiente fórmula:

ºC = 5/9 (ºF-32)

ºF= 9/5 ºC + 32

• Escala Kelvin o absoluta

La escala Kelvin (por Lord Kelvin) o absoluta, que se emplea en física, está fijada por dos valores concretos de la temperatura para los que se producen dos efectos muy determinados. El inferior es el llamado cero absoluto y corresponde a aquella temperatura en la que una molécula tiene una energía térmica nula. El valor superior corresponde a la temperatura del punto triple del agua, aquella en la que pueden coexistir los estados sólido (hielo), líquido y gaseoso (vapor de agua) y al que se ha asignado el valor 273,16. La escala está dividida en un cierto número de intervalos que reciben el nombre de grados Kelvin. De este modo el valor superior corresponde a 273,16 K, mientras que el inferior es de 0 K.

Como es por todos sabido, el volumen de un gas varía con la temperatura en forma directamente proporcional. Podemos por lo tanto aumentar el volumen de un gas aumentando su temperatura, y parece no existir un límite hasta el cual podamos hacer esta expansión. De la misma forma podemos comprimir un gas disminuyendo su temperatura. Sin embargo, sabemos que no puede existir un volumen negativo de gas. Surge entonces la interrogante de si podemos encontrar alguna temperatura para la cual el volumen de aquel gas pueda ser cero. Esta es la primera forma en que se dedujo el concepto de cero absoluto. Aun cuando este experimento no se puede realizar por debajo del punto de licuefacción de un gas, se puede extrapolar el punto donde el volumen se hace cero a partir de los puntos donde sí se puede obtener información. Resulta interesante ver que para cualquier gas se llega a un mismo valor y a éste se le llamó originalmente cero absoluto.

El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Es la temperatura a la cual cesa el movimiento de las partículas. Aquí el nivel de energía es el más bajo posible. El cero absoluto corresponde aproximadamente a la temperatura de –273.15º C. Nunca se ha alcanzado tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.

• Para convertir de Celsius a Kelvin debes sumarle 273,15:

K=C+273,15.

• Escala Reamur: Hacia 1730, René-Antoine Ferchault de Reaumur (1683-1757) estudió la dilatación del termómetro de alcohol entre el hielo fundente y el agua hirviendo y descubrió que un volumen de alcohol de 1000 partes pasaba a 1080, por lo que, tomando como fijos estos dos puntos, dividió su escala en 80 partes. Es la escala Reaumur .

• Escala Rankine: Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo. En esta escala cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492 °R, y su punto de ebullición a 672 °R.

Cuadro comparativo entre las diferentes escalas:

Escala Cero Absoluto Fusión del Hielo Evaporación

Kelvin

Rankine

Reamur

Centígrada

Fahrenheit 0 K

0°R

-218.5°Re

-273.2°C

-459.7°F 273.2 K

491.7°R

0°Re

0°C

32°F 373.2 K

671.7°R

80.0°Re

100.0°C

212.0°F

USO Y MANEJO DEL TERMOMETRO

Termómetro de mercurio:

-Asegúrate de desinfectar el termómetro antes de usarlo.

Lo primero que tenemos que hacer es limpiar y desinfectar la parte del termómetro que entra en contacto con nuestro cuerpo: el bulbo, fácilmente reconocible porque siempre es metálico y está situado en uno de los extremos del termómetro. Para ello deberemos usar alcohol antiséptico, con el que limpiaremos el bulbo con la ayuda de una pequeña gasa o de un algodoncillo.

-Si vas a utilizar un termómetro de mercurio...

En caso de estar usando un termómetro de mercurio, lo agarramos por la punta opuesta al bulbo y lo agitamos varias veces. De esta manera conseguimos que cualquier resto de mercurio que haya quedado desperdigado por el conducto interior del termómetro vuelva a su posición original.

El pirómetro de radiación se puede recomendar en lugar del termoeléctrico en los casos siguientes:

• 1. donde un par termoeléctrico sería envenenado por la atmósfera de horno

• 2. para la medida de temperaturas de superficies

• 3. para medir temperaturas de objetos que se muevan

• 4. para medir temperaturas superiores a la amplitud de los pares termoeléctricos formados por metales comunes

• 5. donde las condiciones mecánicas, tales como vibraciones o choques acorten la vida de un par termoeléctrico caliente

• 6. cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.

Este pirómetro reemplaza al pirómetro óptico cuando se desea registrar y vigilar las temperaturas superiores a 1600 C. Esta sustitución requiere que la fuente sea lo suficientemente grande para llenar el campo del pirómetro de radiación.

Un ejemplo interesante de la termometría basada en la radiación del cuerpo negro fue descubierto por A. Penzias y R.W. Winson en 1965. Utilizando un radiotelescopio y operando en el intervalo de longitudes de ondas centimétricas detectaron una radiación de fondo que parece inundar uniformemente el Universo y cuyas características espectrales coinciden con las correspondientes a un cuerpo negro a la temperatura de unos 3 K (radiación 3 K del universo). Por este motivo Penzias y Wilson recibieron el Premio Nobel de Física de 1978.

Termómetro de gas:

• desde - 27 °C hasta 1477 °C

• muy exacto, margen de aplicación extraordinario. Más complicado y se utiliza como un instrumento normativo para la graduación de otros termómetros.

Termómetro de resistencia:

• es el más preciso en la gama de -259 °C a 631 °C, y se puede emplear para medir temperaturas hasta de 1127 °C

• depende de la variación de la resistencia a la temperatura de una espiral de alambre de platino

• reacciona despacio a los cambios de temperatura, debido a su gran capacidad térmica y baja conductividad, por lo que se emplea sobre todo para medir temperaturas fijas.

APLICACIONES

Termómetro de mercurio: Es de mercurio y mide la temperatura del cuerpo humano, por lo que su escala es limitada a 35-42°C.

Pirómetro óptico: En fundiciones pues mide la temperatura si estar en contacto con el cuerpo

Pirómetro de radiación total: tiene una gran aplicación en las mediciones de temperatura sin contacto en empresas de: agricultura, automóvil, cemento, químicas y petroquímicas, electrónicas, alimentos, aluminio, siderurgias, metalurgias, vidrios, minería, pulpa y papel acero entre otras.

Pirómetro de infrarrojos:

• Medición de temperatura en superficies de vidrio

• Detección de material para industrias papeleras o plásticas

• Medición de temperatura de objetos en hornos

Pirómetro fotoeléctrico: En aplicaciones de la industria del vidrio, tales como la medición de la temperatura de las gotas de vidrio en su caída

Termómetro de lámina bimetálica: Son ampliamente utilizados en la industria y constituyen el fundamento del termógrafo, ampliamente utilizado en estaciones meteorológicas.

Termómetro de gas:

Termómetro de resistencia: son particularmente adecuadas para medir temperatura en medio de líquidos y gaseosos. Donde se requiera estrictas condiciones de higiene. Las áreas de aplicación incluyen el procesamiento y transporte de leche y productos lácteos, producción de productos farmacéuticos y cosméticos, la producción, preparación y distribución de pinturas y productos relacionados ase como todas las áreas donde la calidad de los productos debe ser asegurada.

Termopar: En la industria de los metales férricos se usa en la fundición y tratamiento térmico del aluminio

Termistor: Los termistores encuentran su principal aplicación en la medición, la compensación y el control de temperatura, y como medidores de temperatura diferencial. Se usa en los televisores para evitar manchas en los colores.

Termómetros digitales: Puede utilizarse algún convertidor análogo - digital, para convertir el valor de voltaje a un número binario. En este caso será necesario adaptar las variaciones del transductor a la sensibilidad del ADC. Posteriormente se deberá acoplar una etapa de multiplexado con la cual pueda desplegarse la temperatura en algún display.

Termómetros clínicos: sirve para determinar la temperatura del cuerpo humano. Es un termómetro de máxima, graduado de 35° a 42°.para evitar el descenso de la columna termométrica al ponerlo en contacto con el medio ambiente, lleva un estrangulamiento en la unión del depósito del mercurio y el tubo capilar.

Termómetro de globo: se emplea para medir la temperatura radiante y está formado por mercurio que posee el bulbo.

Termómetro de bulbo húmedo: se emplea para medir el flujo de la humedad en la sensación térmica, el mismo se utiliza con un termómetro ordinario y forma así un psicómetro. Los psicómetros se usan para variables como la tensión de vapor, la humedad relativa y el punto de rocío.

Termómetro de máximas y mínimas: se utilizan para registrar las temperaturas más altas del día, este es un termómetro de mercurio que posee un estrechamiento del capilar cerca del depósito o bulbo. Cuando la temperatura asciende, la dilatación de todo el mercurio del bulbo es tal que hace que se venza la resistencia opuesta por este estrechamiento, mientras que cuando se produce una baja de temperatura, la masa del mercurio se contrae, su columna se rompe por este estrechamiento y su extremo libre nos da a conocer la temperatura máxima.

Conclusión

Después de haber realizado este trabajo puedo concluir tratando de argumentar o citar algunas partes de mi trabajo, como se puede ver la mayor cantidad de información aquí elaborada tiene como punto más desarrollado los instrumentos que sirven para medir temperatura ya que existen una gran cantidad de instrumentos especialmente termómetros los cuales se diferencial en distintos tipos y rangos en los cuales pueden medir temperatura, existiendo así termómetros de líquidos que son los más familiares y conocidos por cualquier persona, ya que en algunos oportunidad le han tomado la temperatura. Los termómetros de gas de volumen constante son muy exactos estos se componen de una ampolla de gas-helio, hidrogeno o nitrógeno, según la gama de temperaturas deseadas. También tenemos los termómetros de resistencia de platino, este depende de la variación de la resistencia a la temperatura de un espiral de alambre de platino. Es el termómetro más preciso dentro de la gama de -259 a 631°, y se pueden utilizar para medir hasta 1127°, pero tienen la desventaja de reaccionar lento a las bajas de temperatura.

Otro instrumento importante o son los Pirómetros, que se emplean para medir temperaturas muy elevadas, se basan en el calor o la radiación visible emitida por objetos calientes, y miden el calor de la radiación, mediante un par térmico que se compone de dos cables de metales diferentes unidos, que produce un voltaje que varía con la temperatura de la conexión y pueden responder muy rápido a los cambios de temperaturas. El pirómetro es el único instrumento que puede medir temperaturas sobre los 1477°. Un resumen muy general seria decir que en el ámbito de buscar instrumentos de medición de presión o temperatura Seria decir buscar mucha información. Sobre los instrumentos que nos permiten medir temperaturas ha sido muy intenso y con una gran cantidad de termómetros y sus diferentes usos tenemos primero que decir que existe una ciencia física que se ocupa de los métodos y medios para medir temperaturas, esta es la Termometría, simultáneamente podemos decir que la termometría también es un aparato de la meteorología, cuyas misiones consisten en asegurar las unidades de mediciones de la temperatura, establecer las escalas de temperatura, crear patrones, elaborar metodologías de graduación y de la verificación de los medios de medida de la temperatura.

BIBLIOGRAFIA

http://www.salonhogar.com/ciencias/fisica/temperatura/termometro.htm

http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20080311210933AAAmrOa

http://www.escolares.net/fisica/termometro/

http://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro_digital

http://pirometro.blogspot.mx/

http://es.wikipedia.org/wiki/Pir%C3%B3metro

http://www.ecured.cu/index.php/Pir%C3%B3metro

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