El concepto más elemental de temperatura es el resultado de una sensación. Cuando se toca un cuerpo se dice que está caliente o frío, según la sensación que se experimente.
Pero esta idea es insuficiente. La temperatura de un cuerpo es la condición que determina si el cuerpo es apto para transmitir calor a otros o para recibir el calor transmitido por éstos. En un sistema compuesto por dos cuerpos, se dice que uno de ellos tiene mayaor temperatura cuando es capaz de cederle calor al otro.
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA MEDIDA DE LA TEMPERATURA
Debido al perfeccionamiento de los métodos científicos, actualmente es necesario medir la temperatura con mucha precisión. Se ha observado que cuando aumenta la temperatura de un cuerpo se modifican ciertas características físicas del mismo. Por ejemplo: los cuerpos sólidos, líquidos o gaseosos se dilatan. También pueden producirse cambios de estado: los sólidos funden y los líquidos, hierven.
El termómetro es el instrumento que sirve para medir la temperatura. Para su realización se utilizan un gran número de propiedades físicas de la materia, principalmente la dilatación de los sólidos, de los líquidos y de los gases, y la variación de la resistencia eléctrica en función de la temperatura.
Sin embargo es necesario saber que la temperatura no tiene dimensiones materiales y que por lo tanto, no puede medirse de la misma forma que se hace, por ejemplo, con una longitud.
Para ello es necesario determinar simplemente dos puntos fijoscuyas temperaturas puedan ser reproducidas en todo momento. Después, a las temperaturas de estos dos puntos se les asigna un valor numérico y luego se efectúa la división del intervalo comprendido entre los dos puntos fijos, con lo que se obtiene la escala de la temperatura.
ESCALAS DE TEMPERATURA
Las escalas prácticas de temperatura se basan en dos puntos fijos. Estos dos puntos corresponden a temperaturas corrientes que pueden reproducirse muy fácilmente. Los dos puntos fijos reconocidos internacionalmente son el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua.
* Fusión del hielo
Es la temperatura a la cual el hielo puro funde cuando la presión esterna es igual a una atmósfera normal. El punto de fusión del hielo está ligado al punto triple del agua pura, que se considera como punto fijo fundamental.
* Ebullición del agua
Es la temperatura a la cual el agua pura comienza a hervir, cuando la presión externa es igual a una atmósfera normal.
Las dos escalas que se utilizan más frecuentemenbte son la de Celsius (centígrada) y la Fahrenheit. En la escala centígrada 0º corresponde al punto de fusión del hielo, mientras que 100º, es el punto de ebuliición del agua. En la escala Fahrenheit, el punto de fusión del hielo se establece a 32ºC y al de ebullición del agua a 212ºF
Para obtener el valor de la escala Fahrenheit que corresponde a una temperatura dada en grados centígrados, puede aplicarse la fórmula siguiente:
F = 9 / 5 + 32
Para obtener el valor de la escala Celsius que corresponde a una temperatura dada en grados Fajrenheit, se puede usar la fórmula siguiente:
C = 5 / 9 (F - 32)
LA ESCALA KELVIN
Para los trabajos científicos se utiliza mucho otras escala de temperaturas llamada Kelvin. La relación entre ésta y la escala centígrada viene dada por la siguiente fórmula:
K = 273,15 + C
El punto fijo fundamental de esta escala es el punto triple del agua, es decir, la temperatura a la cual el agua está en equilibrio simultáneamente en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso.
PROCESOS FISICOS EMPLEADOS EN TERMOMETRIA
Existen numerosos tipos de termómetros y en general están basados en los siguientes efectos del calor:
1. Dilatación del líquido encerrado en un tubo de vidrio
2. Dilatación de un líquido dentro de una envoltura metálica estanca y que provoca un aumento de presión.
3. Desarrollo de una fuerza electromotris entre las soldaduras de un circuito formado por dos metales diferentes (termopar)
4. Cambio de curvatura de una banda de metal compuesta por dos láminas metálicas que tienen coeficientes de dilatación diferentes y que están soldadas en toda su longitud (lámina bimetálica)
5. Variación de la resistencia eléctrica de un hilo de platino
6. Variación de la resistencia de una mezcla especial de sustancias químicas (termistancia)
Estos procesos físicos se corresponden con otros tantos modelos de termómetros:
a) Termómetros de líquido en tubo de vidrio
Los líquidos que se utilizan más frecuentemente son el mercurio y el alcohol. El mercurio no se puede emplear como líquido termométrico más que por encima de los -36,0ºC ya que su punto de congelación se encuentra precisamente en este valor. Para bajas temperaturas se utiliza el alcohol etílico puro.
Estos termómetros se constituyen por un depósito de vidrio, esférico que se prolonga por un tubo capilar tambien de vidrio. Por el calor, el líquido encerrado en el depósito se dilata y sube a través del tubo.
b) Termómetros de líquido en envoltura metálica
El órgano sensible de este tipo de termómetros es un manómetro calibrado para medir temperaturas, y se utiliza fundamentalmente en los motores de automóvil.
Algunos termógrafos estan basados tambien en este principio.
c) Termómetros de par tremoeléctrico
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 temperaturas, la cual se indica por un voltímetro calibrado para ése fin.
Los termóetros de par termoeléctrico se utilizan frecuentemente como pirómetros, es decir, para medir temperaturas muy elevadas. También, en ciertas aplicaciones especiales, se usan para medir temperaturas muy bajas.
d) Termómetros bimetálicos
El órgano sensible es la llamada lámina bimetálica que esta formada por dos metales que tienen sus coeficientes de dilatación diferentes, soldadas una contra otra. Cuando la temperatura varía, una de las láminas se dilata más que la otra, obligando a todo el conjunto a curvarse.
Las láminas bimetálicas pueden estar inicialmente enrolladas en espiral. este principio se aplica fundamentalmente en los termógrafos.
e) Termómetros de resistencia de platino
El principio de funcionamiento de este termómetro es la variación de la resistencia de un hilo de platino en función de la temperatura. Una pila proporciona corriente eléctrica y un aparato de medida permite traducir las variaciones de resistencia en temperaturas. este tipo de termómetros es un aparato muy preciso que permite medir una amplia gama de temperaturas
f) Termistancias
La conductividad de ciertas sustancias químicas varía notablemente conm la temperatura; su resistencia eléctrica disminuye cuando aumenta la temperatura. estos termómetros son los indicados en los radiosondas.
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