¿Qué es un Termómetro y para qué sirve?

El termómetro es un instrumento que sirve para medir la temperatura de alimentos, líquidos o gases con ayuda de una propiedad termométrica. La palabra termómetro apareció públicamente en 1624 y es derivada de las palabras griegas θερμός, termo, que significa “caliente” y μέτρον, metron, que significa “medida”.

Medir la temperatura es importante para la fabricación, la elaboración de alimentos, la investigación científica y la práctica médica. Las unidades de medida más comunes en estos aparatos son los grados Celsius, Fahrenheit y Kelvin.

La mayoría de los científicos utilizan los grados Celsius, pero naciones como Estados Unidos, Liberia y Birmania miden la temperatura con grados Fahrenheit. La escala Kelvin es mas usada en el mundo científico para registrar temperaturas con mayor precisión. Es la única medida que incluye la ausencia total de energía térmica con su temperatura de cero absoluto. Las cifras utilizadas en cada unidad de medida tienen una variación importante. Por ejemplo:

El punto de congelación del agua en grados Celsius es de 0 y el de ebullición es de 100 grados.

En grados Fahrenheit, su punto de congelación es de 32 grados y el de ebullición de 212 grados.

Por último, el agua se congela a 273 kelvins y hierve a 373 grados kelvin.

Su invento se acredita al físico e ingeniero italiano Galileo Galilei al experimentar en 1592 con un vaso de vidrio. La temperatura cambiante en dicho vaso ocasionó que cambiara el nivel del líquido añadido anteriormente de forma parcial. Otros autores consideran que Herón de Alejandría debería tener el reconocimiento de su invención, ya que demostró que la expansión y contracción del aire dentro de un tubo cerrado parcialmente, provocó que la posición de la interfaz agua-aire se moviera a lo largo del tubo. Gracias a estas contribuciones, el termómetro se fue perfeccionando con el paso de los años.

Termómetros líquidos.

Existen diversos tipos de termómetros cuya propiedad termométrica varía. Por ejemplo, los de columna de líquido como los termómetros de mercurio en vidrio, tienen un intervalo de medición de -37 a 356 °C. Los de resistencia eléctrica como los termómetros digitales, miden temperaturas entre -60 y 399 °C. Los de fuerza automotriz como el termopar, miden de -196 a 1093 grados, y los de cambios ópticos como el pirómetro óptico, logra tener un intervalo de medición entre 750 y 5000 °C o más.

Tipos de termómetros.

Existen diversos tipos de termómetros destinados a diferentes propósitos.

Termómetros líquidos.

Son el tipo más común en uso por su simpleza, precio y durabilidad, además de que son capaces de medir amplios intervalos de temperatura. El líquido se concentra en un tubo sellado de vidrio con gas nitrógeno que constituye el resto del volumen de dicho tubo. El mercurio es el líquido más empleado en este caso, pero el etanol también cumple con la función.

Termómetros de Mercurio…

Cuando el calor incrementa en el ambiente, el líquido se expande hacia el área vacía; es decir, va subiendo por el tubo. Lo contrario sucede cuando la temperatura es baja, pues el líquido se contrae y se concentra en la parte baja del tubo. Por lo general, los termómetros líquidos miden en Celsius y Fahrenheit.

Los que se utilizan para medir la temperatura corporal de una persona en casos de enfermedad o consulta médica, se denominan termómetros máximos. Cuando la temperatura aumenta, la fuerza de expansión empuja el mercurio hacia arriba, pero cuando baja, no puede caer fácilmente.

Como se mencionó anteriormente, los termómetros con mercurio no pueden medir por debajo de -39 °C porque el líquido se solidifica y los de etanol no registran más de 78 °C porque hierve.

Termómetros electrónicos.

Termómetro electrónico.

Estos aparatos suelen medir en grados Kelvin, pues son capaces de registrar variaciones mínimas en la radiación. Funcionan con un termistor, un dispositivo que varía su resistencia eléctrica con base a la temperatura.

Un termómetro electrónico funciona de tal manera que puede utilizarse algún convertidor análogo – digital, para convertir el valor de voltaje a un número binario. Algunos ejemplos de termómetros digitales son los digitales láser por infrarrojo, digitales resistentes al agua o digitales flexibles.

En el mercado existen termómetros digitales con elementos añadidos como sensores de humedad y alarmas de reloj.

Termómetros de gas.

Termómetro de gas.

Estos se basan en la ley de Charles, que nos dice que cuando la temperatura de un gas aumenta, también lo hace el volumen, y cuando disminuye, el volumen del gas hace lo mismo. El gas que se utiliza puede ser helio, hidrógeno o nitrógeno.

En la instrumentación de temperatura industrial se utilizan termómetros bimetálicos y de dilatación de gas. Son parecidos pero aptos para diferentes aplicaciones. Mientras los bimetálicos miden la temperatura mediante un espiral de dos metales de diferentes valores de dilatación térmica para que se contraiga al calor y se expanda con el frío, lo que se exhibe mediante una aguja medidora, los de dilatación de gas utilizan helio (la mayoría de las veces) para que se dilate con un aumento de temperatura.

En el termómetro de dilatación de gas, los cambios de temperatura pueden influir en el resultado de la medición, aunque debido a la rápida variación de presión, en sistemas cerrados del termómetro de dilatación de gas, se indica la variación de temperatura rápidamente, además de que ofrecen un rango de medición más elevado.

Termómetros especializados.

Tipos de termómetros.

Como su nombre lo indica, este tipo de termómetros se requieren para objetivos muy específicos. Por tal motivo su uso va dirigido principalmente a científicos e investigadores. Algunos tipos son:

Criómetro. Es un termómetro para medir muy bajas temperaturas. Es requerido para medir temperaturas en el espacio exterior, por ejemplo.

Pirómetro. Lo contrario al criómetro es el pirómetro, utilizado para medir temperaturas muy elevadas. Se emplea mucho en industrias que trabajan metales.

Termómetro infrarrojo. Es ideal para medir temperaturas en el espacio y detectar radiaciones infrarrojas a grandes distancias. Es parte de las herramientas de trabajo de los astrónomos.

Termómetro de píldoras. Fue creado para ayudar a atletas, astronautas, bomberos y otros a combatir los golpes de calor. El agotamiento por calor puede ser mortal, por lo que este termómetro ingerible en forma de cápsula, ayuda a prevenir daños cerebrales y en órganos relacionados con un aumento de temperatura corporal.

Esta cápsula está cubierta de silicona y contiene un sensor de temperatura de cristal de cuarzo, un sistema de telemetría de espacio y circuitos microminiaturizados en el interior. Puede transmitir de manera inalámbrica la temperatura corporal central a medida que viaja a través del cuerpo.

Termómetros de cocina. Estos termómetros son muy importantes en la industria de los alimentos, pues un descuido podría desencadenar graves enfermedades en una comunidad o población. Existen varios, pero cada uno posee mecanismos que registran aspectos muy particulares. Existen los termocuplas, los cuáles son muy veloces; los bimetálicos explicados anteriormente, termómetros tipo columna líquida en vidrio, para alimentos fritos, para refrigeradores y congeladores, para hornos, etc., etc.

Nanotermómetro. Es quizá el termómetro más avanzado y sobresaliente. Fue creado por investigadores de la Universidad de Harvard para medir variaciones de temperatura en células vivas. Esto los ha llevado al desarrollo de nanocristales que puedan modificar la temperatura de aquellas células vulnerables a desarrollar cáncer.

 

 

Referencias.

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Practica3Temperatura_26792.pdf

https://www.britannica.com/technology/thermometer

https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/thermometer/

https://www.britannica.com/technology/gas-thermometer

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermometer#Early_developments

https://www.nasa.gov/topics/nasalife/thermometer_pill.html