EL TERMÓMETRO
El termómetro se compone esencialmente de un depósito de cristal lleno de una pequeña cantidad de mercurio y prolongado en un tubo (también de cristal, pero más grueso), perforado por un fino canal en toda su longitud y cerrado en su extremo. Este canal está vacío de aire. Para graduar un termómetro se determina primero el punto fijo 100° colocando el instrumento dentro de un baño de vapor hirviente. El mercurio se dilata y sube por el tubo y, si la temperatura de ebullición es constante a una presión de 76 cm de mercurio, su nivel queda fijo. Entonces se traza una línea sobre el tubo a la altura del nivel alcanzado y se escribe el número 100 junto a esa línea. Inmediatamente se determina el punto fijo 0° introduciendo el termómetro dentro de hielo puro finamente troceado. El mercurio desciende en el tubo y se detiene en otro nivel. En él se señala la línea 0°. Ya solo queda, con ayuda de una máquina de dividir, distribuir el espacio que hay entre el 0 y el 100 en cien partes iguales, señaladas por unas líneas finas que se graban en el vidrio.
Como es evidente la temperatura debe ser medida en un gran campo de aplicación y por tal motivo se utilizan diferentes tipos de escalas utilizadas de acuerdo con las conveniencias de cada trabajo.
EL TERMÓMETRO CLÍNICO
El termómetro clínico se utiliza para medir la temperatura del cuerpo humano, es de máxima, es decir, que está construido para indicar la temperatura más alta a la que el paciente ha llegado, y que suele ser algunos grados superior a la temperatura normal del cuerpo humano (unos 37 °C). Está graduado en décimas de grado, entre los 35° y los 42°. Esta última cifra corresponde a la fiebre más extremada. Una particularidad: el tubo está ligeramente estrangulado por encima del depósito. En otros termómetros existe un hilo muy fino, soldado al fondo del depósito, que se adentra en el tubo capilar y lo obstruye parcialmente. El estrangulamiento o hilo bastan para impedir que el mercurio refluya hacia el depósito cuando ha alcanzado el nivel más alto. Con ello se garantiza la lectura correcta. Para volver el mercurio al depósito es necesario sacudir ligeramente el termómetro.
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| ESCALAS DE TEMPERATURA MAS UTILIZADAS |
Escala centígrada o de Celcius
| El científico sueco Anders Celsius (1701-1744) construyó por primera vez la escala termométrica que lleva su nombre. Eligió como puntos fijos el de fusión del hielo y el de ebullición del agua, tras advertir que las temperaturas a las que se verificaban tales cambios de estado eran constantes a la presión atmosférica. Asignó al primero el valor 0 y al segundo el valor 100, con lo cual fijó el valor del grado centígrado o grado Celsius (ºC) como la centésima parte del intervalo de temperatura comprendido entre esos dos puntos fijos. |
Es la más utilizada ya que presenta una escala de graduación de fácil manejo. Toma el punto de fusión (congelación) del agua en cero grados centígrados 0 °C como punto de referencia y cien grados centígrados 100 °C como punto de ebullición (evaporación).
Escala Fahrenheit (°F)
En esta escala el punto de solidificación (fusión) del agua es de 32 grados (°F) y el punto de ebullición se encuentra en 212 grados (°F); el espacio entre estos valores se divide en 180 partes, en donde cada una de las partes corresponde a un grado Fahrenheit (1°F). El punto de fusión se obtuvo mezclando agua, sal y cloruro de amoniaco y el de ebullición midiendo la temperatura del cuerpo humano. Al relacionar las dos escalas Centígrada o Celsius y Fahrenheit se puede observar que el espacio comprendido entre el punto de fusión y ebullición del agua se encuentra divido en 100 intervalos para la escala Centígrada y en 180 para pedir la escala Fahrenheit. Luego, 100 intervalos Centígrados equivalen a 180 intervalos Fahrenheit. De donde:
1 000 C = 1 800 F
El punto de fusión (congelación) del agua es cero grados 0 °C, en la escala Centígrada y 32 °F. Entonces:
0° = 320 F
Escala de Kelvin
Esta escala toma el punto triple del agua como referencia, en este punto se encuentra en equilibrio el vapor de agua, el agua líquida y el agua congelada. El punto triple se logra cuando se aplica una presión de 4.58 mm de Hg (mercurio) y se alcanza una temperatura absoluta (T) de 273 °K, esta temperatura es tomada como punto de origen para la medida.
0 °C = 273 °K
En la escala Kelvin, el punto de solidificación del agua se le asigna un valor de 273 °K y al de ebullición 373 °K; es de fácil deducción, son 100 los intervalos que los separan y que cada uno corresponde a 1 °K. Las escalas Kelvin y Celsius se diferencian solamente en la elección del punto cero. El cero en la escala absoluta de Kelvin equivale a -273 °C. 0 °K = - 273 °C.
Temperatura Kelvin = 273 + Temperatura Celsius
Ejemplos:
Para convertir grados Kelvin a Fahrenheit o viceversa, de acuerdo con el caso, se deben pasar los grados (Kelvin o Fahrenheit) a grados Celsius, y luego si se pasan a la escala solicitada.
2. Pasar 20 °C a grados Kelvin.
Solución
Escala Rankine °R
En la escala Rankine, el valor del intervalo del grado es el mismo que el intervalo en la Fahrenheit, pero el punto cero corresponde a 0 °K ó -273 °C. Comparando las escalas Kelvin o del cero absoluto, con la escala Fahrenheit, se obtiene el cero absoluto para la escala Rankine.
Las escalas Rankine y Kelvin tienen el mismo cero, por esto es muy fácil relacionarlas.
Conversión de escalas
Ejemplos:
Convertir 72 °F a grados Celsius.
Solución:
Se busca la fórmula de conversión que contenga la incógnita.
Se reemplazan los datos obtenidos del enunciado del problema:
Se desarrolla la operación indicada dentro del paréntesis:
Se realiza la operación matemática correspondiente y finalmente se llega a la respuesta:
°C = 22.2
Convertir 190 °C a grados Fahrenheit.
Solución:
Se busca la fórmula que contiene la incógnita, en este caso especial corresponde a los grados Fahrenheit.
Procedemos a reemplazar los datos que proporciona el enunciado del problema.
Precisión en las medidas
La medida precisa de la temperatura depende del establecimiento de un equilibrio térmico entre el dispositivo termométrico y el entorno; en el equilibrio no se intercambia calor entre el termómetro y el material adyacente o próximo.
Un termómetro sólo indica su propia temperatura, que puede no ser igual a la del objeto cuya temperatura queremos medir.
Por ejemplo, si medimos la temperatura en el exterior de un edificio con dos termómetros situados a pocos centímetros, uno de ellos a la sombra y otro al sol, las lecturas de ambos instrumentos pueden ser muy distintas, aunque la temperatura del aire es la misma. El termómetro situado a la sombra puede ceder calor por radiación a las paredes frías del edificio. Por eso, su lectura estará algo por debajo de la temperatura real del aire. Por otra parte, el termómetro situado al sol absorbe el calor radiante del sol, por lo que la temperatura indicada puede estar bastante por encima de la temperatura real del aire.