Artículo sobre termómetros y escalas de temperatura
1. Termómetros
El instrumento diseñado para medir la temperatura es un termómetro. Existen muchos tipos de termómetros, pero su principio de funcionamiento es el mismo. Generalmente, utilizamos objetos termométricos, materiales cuya naturaleza cambia con la temperatura. Si la temperatura de un objeto cambia, su forma y tamaño también cambian. La mayoría de los termómetros utilizan objetos que se expanden o contraen con los cambios de temperatura. Los termómetros más comunes constan de tubos de vidrio con alcohol o mercurio en el centro. Cuando la temperatura aumenta, el alcohol o el mercurio se expande, aumentando así la longitud de la columna. Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, la columna se contrae. En la parte exterior del tubo de vidrio hay números que conforman la escala del termómetro. El número que se muestra en el extremo superior de la columna de alcohol o mercurio indica la temperatura del objeto que se está midiendo.
Otro tipo de termómetros comúnmente utilizados son los que emplean láminas bimetálicas (dos metales de diferente tipo y velocidad de dilatación). Al aumentar la temperatura, un metal se dilata más que el otro, lo que provoca que las piezas se curven. Generalmente, una pieza bimetálica tiene forma de espiral, donde un extremo permanece fijo y el otro se conecta al indicador de la escala. Al variar la temperatura, la aguja gira. Los termómetros bimetálicos se utilizan habitualmente como termómetros de aire, de ambiente, de horno, etc. Un termómetro más preciso suele medir las propiedades eléctricas del objeto.
2. Calibración del termómetro
La calibración de un termómetro consiste en ajustar su escala. A continuación, se describen algunos pasos para calibrarlo. Primero, prepare un termómetro de mercurio o de alcohol sin escala. Segundo, prepare hielo. Tercero, prepare agua. Cuarto, prepare un calentador de agua que pueda calentar el agua hasta el punto de ebullición. Quinto, coloque hielo y agua en un recipiente (el agua y el hielo tienen la misma masa). A continuación, introduzca el termómetro en el recipiente con agua y hielo.
Primero, coloque el termómetro en contacto con el aire para que esté más caliente que el hielo. Después de colocarlo en un recipiente, la columna de mercurio se reducirá porque la mezcla de agua y hielo es más fría. Deje que la columna de mercurio se estabilice (la superficie del mercurio no se mueve). Cuando la columna de mercurio se estabilice, la mezcla de cubitos de hielo y agua estará en equilibrio térmico. Marque la posición de la columna de mercurio (el extremo superior). Esta es la temperatura del punto de congelación del agua. Sexto, hierva agua con un calentador eléctrico. Introduzca el termómetro en un recipiente con agua caliente. A medida que el agua se calienta, la columna de mercurio también aumenta (la superficie del mercurio se mueve hacia arriba). Una vez que el agua hierva, la superficie del mercurio dejará de moverse. Marque el extremo de la columna de mercurio. Esta es la temperatura del punto de ebullición del agua.
Si se desea crear una escala Celsius, la distancia entre las dos marcas se divide en 100 líneas, donde la distancia entre cada línea debe ser la misma. La marca inferior = 0 ° C, mientras que la marca superior = 100 ° C. Véase la figura adjunta. La temperatura del punto de congelación y la temperatura del punto de ebullición dependen de la presión atmosférica. Por lo tanto, un termómetro calibrado en un lugar con diferente presión atmosférica dará resultados diferentes. Los termómetros de mercurio de uso común se calibran a una presión atmosférica, de modo que la temperatura del punto de congelación del agua es de 0 ° C y la del punto de ebullición es de 100 ° C. Los termómetros convencionales, como los de mercurio o los de alcohol, suelen tener limitaciones. No se pueden utilizar para medir temperaturas muy bajas (inferiores a 0 ° C) ni muy altas (superiores a 100 ° C).
3. Escalas de temperatura
Para que un termómetro pueda medir la temperatura, es necesario establecer una escala de temperatura. Se suelen utilizar dos escalas de temperatura: la escala Celsius y la escala Fahrenheit. La escala Celsius también se conoce como escala centígrada. Centígrado = cien grados. La escala de temperatura fundamental en el ámbito científico es la escala absoluta o escala Kelvin. La escala Kelvin se tratará más adelante. Los puntos fijos de las escalas Celsius y Fahrenheit utilizan el punto de congelación y el punto de ebullición del agua. El punto de congelación de una sustancia es la temperatura a la que las formas sólida y líquida se encuentran en equilibrio térmico. Por el contrario, el punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la que las formas líquida y gaseosa se encuentran en equilibrio térmico. El punto de congelación y el punto de ebullición varían constantemente con la presión atmosférica, por lo que primero es necesario determinarla. Normalmente, se utiliza la presión estándar, que es de 1 atm (una atmósfera). Una atmósfera es una unidad de presión atmosférica.
3.1 Escala Celsius
El punto fijo por encima de la escala Celsius utiliza el punto de ebullición del agua pura, mientras que el punto fijo por debajo de la escala Celsius utiliza el punto de congelación del agua pura. La temperatura de congelación del agua pura (también conocida como punto de hielo) es de cero grados Celsius (0 oC) y la temperatura del punto de ebullición del agua pura (también conocido como punto de vapor) es de cien grados Celsius (100 oC). Entre los puntos de congelación y de vaporización hay 100 grados. En los termómetros que utilizan la escala Celsius, una temperatura inferior a la del punto de congelación suele estar marcada con un número negativo.
Escala Fahrenheit 3.2
Fahrenheit deseaba que las escalas de temperatura fueran positivas. Por lo tanto, eligió 0 ° F para la temperatura de la mezcla de hielo y agua salada (la temperatura más baja que puede alcanzar el agua). Al medir las temperaturas de los puntos de congelación y de vaporización, los números que se muestran en la escala Fahrenheit son fracciones. Finalmente, modificó la escala nuevamente para que las temperaturas de los puntos de congelación y de vaporización fueran números enteros.
En la escala Fahrenheit, la temperatura de congelación del agua pura (punto de hielo) es de 32 grados Fahrenheit (32 oF) y la temperatura del punto de ebullición del agua pura (punto de vapor) es de 212 grados Fahrenheit (212 oF). Entre los puntos de congelación y vaporización hay 180 grados. El agua pura es agua que no está mezclada con otras sustancias. H puro20. Cuando decimos una determinada temperatura, la llamamos Celsius (oC) o Fahrenheit (oF). Ejemplo: temperatura del agua caliente = 100 oC o 180 oF. Mi temperatura corporal = 98 oF. Por el contrario, si hablamos de cambio de temperatura o diferencia de temperatura, entonces lo llamamos grado Celsius (Co) o grados Fahrenheit (Fo). Ejemplo: la temperatura inicial del agua es 20 oC. Una vez calentada, la temperatura cambia a 50 oC. Por lo tanto, el agua experimenta un cambio de temperatura de 30 grados Celsius (30 °C).o).
