HISTORIA DEL TERMOMETRO

Historia del termómetro

La temperatura de los cuerpos es una característica que ya el hombre primitivo captó a través de sus sentidos en una versión simple y poco sistematizada. El termómetro es un instrumento de medición de temperatura. Se estima que el inventor del termómetro (vocablo que proviene del griego thermes y metron, medida del calor) fue Galileo Galilei, astrónomo y físico italiano, jefe de Matemática en la Universidad de Padua, considerado uno de los padres de la ciencia moderna. En 1592 diseñó básicamente en un tubo de vidrio vertical, cerrado por ambos extremos, que contiene agua en la que se encuentran sumergidas varias esferas de vidrio cerradas; cada una de las esferas contiene, a su vez, una cierta cantidad de líquido coloreado. Esto le permitió registrar variaciones bruscas de temperatura. Este primer termómetro (en el sentido estricto de la palabra, en realidad un termoscopio) tenía algunas dificultades, por un lado, las variaciones de presión atmosférica que soporta el agua, podían hacer variar el nivel del líquido, sin que varíe la temperatura, lo que generaba importantes errores de medición y por el otro, sólo servía para medir grandes cambios de temperatura, sin una escala de medición.

Incluso el hecho de utilizar agua, fue un problema, ya que llegado a un punto, ésta se congelaba (luego se establecería que esto ocurría a los 0 grados Celsius o a los 32 grados Fahrenheit), por lo cual fue remplazada por el alcohol, que no sufre esa reacción, lo que le dio el nombre de termómetro de “espíritu de vino” por la mezcla de agua y alcohol.

Santorre Santorio, fisiólogo, físico y profesor italiano, en 1612, introdujo una graduación numérica al invento de Galileo y le dio un uso en medicina, utilizando por primera vez este instrumento para medir la temperatura humana. Para lo cual diseñó ingeniosos instrumentos termométricos, uno de los que construyó, consistía en un tubo doblado, con una parte superior que contenía aire y una inferior con agua, si se calentaba la parte superior introduciendo la boca, el aire se dilata y empuja hacia abajo el agua, que llenaba la parte inferior.

Este tubo presentaba en la superficie exterior un sistema de graduación que permitía apreciar el grado de dilatación estableciendo mediciones comparativas. Lamentablemente, el termómetro de Santorio era poco exacto.

En 1641, Fernando II de Médici, Gran Duque de Toscana, aficionado a la ciencia, construyó el termómetro de bulbo de alcohol con capilar sellado, como los que usamos actualmente. El avance de la tecnología en las actividades vinculadas con el vidrio fue fundamental para la construcción de este tipo de termómetro.

Se le atribuye a Boyle el descubrimiento de las dos primeras leyes que manejan el concepto de temperatura, lo que contribuyó a mejorar el conocimiento de esta temática sumado a que posteriormente se descubrió ley del equilibrio térmico, que enuncia que “todos los cuerpos expuestos a las mismas condiciones de calor o de frío alcanzan la misma temperatura”. Este descubrimiento permitió hacer las primeras diferencias entre calor y temperatura.

El uso del termómetro fue popularizado en Holanda por Hermann Boerhaave, que hizo construir con Fahrenheit termómetros de alcohol y mercurio para sus investigaciones. Este médico botánico y sus estudiantes: Gerard Van Swieten, Antón De Haen y George Martine, fueron quienes incorporaron el termómetro en el examen clínico.

Thomas Clifford Allbutt diseñó en 1866 un termómetro portátil para uso clínico, de 12 cm, que alcanza su punto de equilibrio más rápidamente, siendo capaz de medir la temperatura en solo cinco minutos. A partir de ese momento la toma de la temperatura se transformó rápidamente en una práctica de rutina.

En 1885, Calendar Van Duessen, inventa el sensor de temperatura, con resistencia de platino. Por último los recientes avances en distintas tecnologías, han generado la existencia de variados termómetros (digital, electrónicos e incluso infrarrojos, entre otros).

TERMÓMETROS MAGNÉTICOS

A temperaturas próximas al cero absoluto la mayor parte de los métodos mencionados (termómetros de resistencia, pares termoeléctricos, piró metros de radiación...) resultan ineficaces. En su lugar se utilizan los termómetros magnéticos, basados en la variación con la temperatura de la susceptibilidad magnética, c, de las sales para-magnéticas.

Estas sales siguen la ley de Curie c T = cte. Por lo tanto, para medir la temperatura T, es suficiente determinar la susceptibilidad de la sal para-magnética correspondiente, lo cual se realiza midiendo la auto inducción de un arrollamiento que rodea la muestra. El método es particularmente útil en los sistemas que utilizan sales para-magnéticas como refrigerantes para obtención de bajas temperaturas.

TERMÓMETROS DE LÍQUIDO EN DILATACIÓN

En un termómetro de líquido en dilatación, el sistema se llena completamente con un líquido apropiado y consiste en un bulbo conectado por tubo capilar a un elemento en forma de hélice o espiral de Bourdon situado en la caja del instrumento. A medida que aumenta la temperatura y se dilata el líquido, la hélice tiende a deshacerse para proporcionar el aumento de volumen y es mayor. La presión de llenado elegida debe ser tal, que la temperatura de ebullición del líquido sea apreciable mente más alta que la mayor temperatura que el sistema haya de medir. Pueden medirse temperaturas desde -1 75 °C. Hasta + 300 °C. (550 °C. para el mercurio). Aunque los cambios de volumen son relativamente pequeños, las fuerzas ejercidas pueden ser grandes para accionar el elemento, y por consiguiente, este tipo de medida se considera bueno para aparatos reguladores que requieran alto grado de estabilidad.

TERMÓMETROS DE VAPOR A PRESIÓN

Los termómetros de vapor a presión utilizan el hecho de que en una vasija cerrada que no contiene más que un líquido y su vapor, llenando el líquido sólo parcialmente, el recinto, la presión es dependiente solamente de la especie del líquido y de su temperatura. Un uso muy extenso se hace de esta relación entre la presión del vapor y la temperatura en la medida y registro de las temperaturas industriales.

TERMÓMETRO DE BECK MANN

El termómetro diferencial de BECK MANN tiene una escala de 30 cm de largo, aproximadamente, con una escala total de 5 6 6 grados C. en divisiones. de 0.01 de grado. Está construido de suerte que una parte del mercurio del bulbo puede ser trasladada a un depósito de manera que lleve el extremo de la columna de mercurio a la sección graduada para las zonas de temperaturas en que se han de medir las diferencias. Se emplea sólo para medir diferencias cle temperatura. La exactitud conseguida está entre 0.002 y 0.005 grados en la medida de cualquier intervalo dentro de los límites de la escala.

PIRÓ METROS (INFRARROJO)

El piró metro de radiación se emplea para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor o la radiación visible emitida por objetos calientes, y mide el calor de la radiación mediante un par térmico o la luminosidad de la radiación visible, comparada con un filamento de tungsteno incandescente conectado a un circuito eléctrico. El pirómetro es el único termómetro que puede medir temperaturas superiores a 1477 °C.

PAR TÉRMICO

Un par térmico (o pila termoeléctrica) consta de dos cables de metales diferentes unidos, que producen un voltaje que varía con la temperatura de la conexión. Se emplean diferentes pares de metales para las distintas gamas de temperatura, iendo muy amplio el margen de conjunto: desde -248 °C hasta 1477 °C. El par térmico es el termómetro más preciso en la gama de -631 °C a 1064 °C y, como es muy pequeño, puede responder rápidamente a los cambios de temperatura.

TERMÓMETROS DE GAS

El termómetro de gas de volumen constante es muy exacto, y tiene un margen de aplicación extraordinario: desde - 27 °C hasta 1477 °C. Pero es más complicado, por lo que se utiliza más bien como un instrumento normativo para la graduación de otros termómetros.

El termómetro de gas a volumen constante se compone de una ampolla con gas -helio, hidrógeno o nitrógeno, según la gama de temperaturas deseada- y un manómetro medidor de la presión. Se pone la ampolla del gas en el ambiente cuya temperatura hay que medir, y se ajusta entonces la columna de mercurio (manómetro) que está en conexión con la ampolla, para darle un volumen fijo al gas de la ampolla. La altura de la columna de mercurio indica la presión del gas. A partir de ella se puede calcular la temperatura.

En un termómetro de gas de volumen constante el volumen del hidrógeno que hay en una ampolla metálica se mantiene constante levantando o bajando un depósito. La altura del mercurio del barómetro se ajusta entonces hasta que toca justo el indicador superior: la diferencia de los niveles (h) indica entonces la presión del gas y, a su través, su temperatura.

TERMÓMETROS DE LÍQUIDO EN TUBO DE VIDRIO

Es el más común de todos. Los líquidos que se utilizan más frecuentemente son el mercurio y el alcohol etílico. El mercurio no se puede emplear como líquido termométrico más que por encima de los -36º C, porque su punto de congelación se encuentra precisamente a esta temperatura. Para temperaturas muy bajas, el alcohol etílico puro 100/100, da resultados satisfactorios.

Estos termómetros están constituidos por un depósito de vidrio, esférico o cilíndrico, que se prolonga por un tubo capilar también de vidrio, cerrado por el otro extremo. Por el calor, el líquido encerrado en el depósito se expande y asciende por el tubo de vidrio. La temperatura se lee gracias a una escala graduada cuyo valor corresponde al extremo de la columna del líquido cuando ésta se para.

El órgano sensible de este termómetro es, realmente, un manómetro calibrado para indicar temperaturas. Este tipo de instrumento se utiliza a menudo como termómetros en los motores de los automóviles.

Algunos termógrafos también están basados en este principio. En este caso la pluma indicadora tiene en su extremo un dispositivo con tinta que se desplaza sobre un diagrama arrollado en un cilindro que gira a velocidad constante.

Termómetro de mercurio

Es un tipo de termómetro que generalmente se utiliza para medir las temperaturas del material seleccionado.

El mercurio de este tipo de termómetro se encuentra en un bulbo reflejante y generalmente de color blanco brillante, con lo que se evita la absorción de la radiación del ambiente. Es decir, este termómetro toma la temperatura real del aire sin que la medición de ésta se vea afectada por cualquier objeto del entorno que irradie calor hacia el ambiente.

Alrededor del año 1714 fue Daniel Gabriel Fahrenheit quien 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. En 1724 Fahrenheit finalizó su escala termométrica, la cual quedó plasmada en sus Philosophical Transactions (Londres, 33, 78, 1724).

El 19 de marzo de 1743, Jean-Pierre Christin presentó el primer termómetro de mercurio en utilizar los parámetros de cero grados como punto de fusión del agua y cien como punto de ebullición que se usa en gran parte del mundo.

Termómetro de alcohol

El termómetro de alcohol es un tubo capilar de vidrio de un diámetro interior muy pequeño (casi como el de un cabello), que cuenta con paredes gruesas; en uno de sus extremos se encuentra una dilatación, llamada bulbo, que está llena de alcohol.

El alcohol es una sustancia que se dilata o contrae y, por lo tanto, sube o baja dentro del tubo capilar con los cambios de temperatura. En el tubo capilar se establece una escala que marca exactamente la temperatura en ese momento.

El termómetro de alcohol fue el primero que se creó y mide la temperatura de manera efectiva.

Los termómetros de alcohol sirven para tomar la temperatura del ambiente: se usa en todo tipo de ambiente, pero no en personas.

TERMÓMETROS DE PAR TERMOELÉCTRICO

Un termopar se compone de dos hilos de metales diferentes soldados en sus extremos. Cuando las temperaturas de cada soldadura son diferentes, se origina una fuerza electromotriz que es función de esa diferencia de temperatura, la cual viene indicada por un velocímetro calibrado. Los termómetros de par termoeléctrico se utilizan mucho como piranómetros, es decir, como instrumentos para medir temperaturas muy elevadas y también en ciertas aplicaciones se usan para medir temperaturas extraordinariamente bajas.

TERMÓMETROS BIMETÁLICOS

El órgano sensible llamado lámina bimetálica está formado por dos láminas metálicas escogidas entre metales que tengan sus coeficientes de dilatación lo más dispares posibles, y están soldados una contra la otra, a lo largo de toda su longitud. Cuando la temperatura varía, una de las láminas se dilata más que la otra, obligando a todo el conjunto a curvarse sobre la lámina más corta.

Las láminas bimetálicas pueden inicialmente estar enrolladas en espiral. En este caso la lámina interior está hecha del metal que se dilata más. De esta forma, cuando la temperatura aumenta la espiral se desenrolla. El movimiento se amplifica mediante un sistema de palancas sujetas a la extremidad de la espiral y que termina en una aguja que indica la temperatura. Este principio se usa generalmente en los termógrafos para obtener un registro continuo de la temperatura.

TERMÓMETROS DE RESISTENCIA DE PLATINO

El principio en que se basa el funcionamiento de este termómetro es la variación de resistencia de un hilo de platino en función de la temperatura. Una pila proporciona la corriente eléctrica y un aparato de medida permite traducir las variaciones de resistencia en indicaciones de temperaturas. También se puede construir este tipo de instrumentos de forma que proporcionen un registro continuo de la temperatura. El termómetro de resistencia de platino es uno de los aparatos más precisos que permite medir una gran gama de temperaturas.

TERMISTANCIAS

La conductividad de ciertas sustancias químicas varía notablemente con la temperatura; su resistencia eléctrica disminuye cuando la temperatura aumenta. Esta propiedad es la que se aprovecha para construir los termómetros de termistancias.

Tienen la ventaja de que son robustos y de pequeñas dimensiones y por esta razón se utilizan como termómetros en los radio sondas La resistencia del circuito eléctrico varía a medida que la temperatura cambia con la altitud y estas variaciones modulan las señales radioeléctricas transmitidas a un receptor que se encuentra en la superficie terrestre. Estas señales se registran a su vez sobre un diagrama y permite determinar la temperatura del aire a diferentes niveles, hasta una altitud de 30 Kms aproximadamente.

Termómetros digitales

son aquellos que, valiéndose de dispositivos transductores, utilizan luego circuitos electrónicos para convertir en números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador.

Las pequeñas variaciones entregadas por el transductor de temperatura deben ser acopladas para su posterior procesamiento. 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.

¿Que plantearía para usar en el país?

Pienso que los termómetros de mercurio deberían dejar de utilizarse porque están en contacto con los niños pequeños y al estar hecho de vidrio, si se rompen serían muy peligrosos, además de que el mercurio es un elemento toxico, al igual que los termómetros de alcohol.

Lo que más convendría utilizar a nivel clínico, sería el termómetro digital o electrónico debido a que son más seguros, la lectura es más rápida y exacta.

Bibliografía:

http://blogs.ua.es/cienciaytecnologiasigloxvi/2013/01/17/la-historia-del-invento-termometro/

https://egfisica.wordpress.com/segundo-corte/temperatura/clases-de-termometros/

http://es.slideshare.net/Victor_Isaac_T/temperatura-y-tipos-de-termmetros

http://termometroensi.blogspot.in/p/clases-de-termometro.html

http://bdigital.uncu.edu.ar/objetos_digitales/3195/salomonrmu6-1.pdf

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