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5/12/2018 informe Termometros - slidepdf.com

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Termómetro

El termómetro es un instrumento de medición de temperatura. Inicialmente se

fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso

de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la

temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. El metal base que se utilizabaen este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio

que incorporaba una escala graduada.

El creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; éste podría considerarse el

predecesor del termómetro. Consistía en un tubo de vidrio terminado en una

esfera cerrada; el extremo abierto se sumergía boca abajo dentro de una mezcla

de alcohol y agua, mientras la esfera quedaba en la parte superior. Al calentar el

líquido, éste subía por el tubo.

En Argentina los termómetros de mercurio siguen siendo ampliamente utilizadospor la población. No así en hospitales y centros de salud donde por regla general

se utilizan termómetros digitales.

Escalas de temper atur a

La escala más usada en la mayoría de los países del mundo es la centígrada (°C),

también llamada Celsius desde 1948, en honor a Anders Celsius (1701-1744). En

esta escala, el cero (0 °C) y los cien (100 °C) grados corresponden

respectivamente a los puntos de congelación y de ebullición del agua, ambos a lapresión de 1 atmósfera.

Otras escalas termométricas son:

y Fahrenheit (°f), propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en la revista

Philosophi cal T ransact ions (Londres, 33, 78, 1724). El grado Fahrenheit es

la unidad de temperatura en el sistema anglosajón de unidades, utilizado

principalmente en Estados Unidos.

Su relación con la escala Celsius es: °f = °C × 9/5 + 32 ; °C = (°f 32) ×

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y Kelvin (°K) o tem peratura absol uta, es la escala de temperatura del Sistema

Internacional de Unidades. Aunque la magnitud de una unidad Kelvin (K)

coincide con un grado Celsius (°C), el cero absoluto se encuentra a -

273,15 °C y es inalcanzable según el tercer principio de la termodinámica.

Su relación con la escala Celsius es: °K = °C + 273,15



y Rankine (°R), Se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero

absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue propuesta

por el físico e ingeniero escocés William Rankine en 1859. El grado

Rankine tiene su punto de cero absoluto a í 459,67 °F, y los intervalos de

grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.

°R = °f + 459,67 ; °f = °R -459.67

Cero Rankine (0 R) equivalen a í 273,15 °C ó 0 K

y Réaumur (°Re), actualmente en desuso. Se debe a René-Antoine Ferchault

de Réaumur (1683-1757).

Su relación con la escala Celsius es: °R = °C × 4/5 ; °C = °R × 5/4

Tipos de termómetros

Termómetro de mer curio: es un tubo de vidrio sellado que contiene mercurio,cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Este cambio devolumen se visualiza en una escala graduada. Se emplea mucho para tomar latemperatura de las personas, Los de mercurio pueden funcionar en la gama queva de 39 °C (punto de congelación del mercurio) a 357 °C(Su punto de ebullición), con la ventaja de ser portátiles y permitir una lecturadirecta. No son, desde luego, muy precisos para fines cient ficos. El termómetro demercurio fue inventado por Fahrenheit en el año 1714.

Termómetro de alcohol es un tubo capilar de vidrio, de un diámetro interior muypequeño (casi como el de un cabello), que cuenta con paredes gruesas y en unode sus extremos se encuentra una dilatación conocida como "Bul bo" , el cual estálleno de alcohol. El alcohol es una sustancia que se dilata o contrae y por lo tantosube o baja dentro del tubo capilar con los cambios de temperatura. En el tubocapilar se establece una escala que marca exactamente la temperatura en esemomento. El termómetro de alcohol fue el primero que se creó y que mide latemperatura en forma efectiva. Es más fiable que el termómetro de mercurio, quese utiliza frecuentemente. También tiene la ventaja de registrar temperaturasdesde 112 °C (punto de congelación del etanol, el alcohol empleado en él) hasta78 °C (su punto de ebullición), cubriendo por lo tanto toda la gama detemperaturas que hayamos normalmente en nuestro entorno.

Pirómetros: termómetros para altas temperaturas, son utilizados en fundiciones,

fábricas de vidrio, hornos para cocción de cerámica etc. Existen varios tipos según

su principio de funcionamiento:3



Pirómetro óptico: se fundamentan en la ley de Wien de distribución de la

radiación térmica, según la cual, el color de la radiación varía con la temperatura.

El color de la radiación de la superficie a medir se compara con el color emitido

por un filamento que se ajusta con un reóstato calibrado. Se utilizan para medir

temperaturas elevadas, desde 700 °C hasta 3.200 °C, a las cuales se irradia

suficiente energía en el espectro visible para permitir la medición óptica.

Pirómetro de r adiación total: se fundamentan en la ley de Stefan-Boltzmann,según la cual, la intensidad de energía emitida por un cuerpo negro esproporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta. Se emplean paramedir temperaturas mayores de 550°C hasta un poco más de 1600°C captandotoda o gran parte de la radiación emitida por el cuerpo a analizar. El pirómetro deradiación se puede recomendar en lugar del termoeléctrico en los casossiguientes: Donde un par termoeléctrico sería envenenado por la atmósfera dehorno, Para la medida de temperaturas de superficies, Para medir temperaturasde objetos que se muevan, Para medir temperaturas superiores a la amplitud delos termopares, Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios detemperatura, Donde las condiciones mecánicas (vibraciones, choques, etc.)acorten la vida de un par termoeléctrico caliente.

Pirómetro de infr arrojos: captan la radiación infrarroja, filtrada por una lente,

mediante un sensor fotorresistivo, dando lugar a una corriente eléctrica a partir de

la cual un circuito electrónico calcula la temperatura. Pueden medir desde

temperaturas inferiores a 0 °C hasta valores superiores a 2.000 °C.

Pirómetro fotoeléctrico: se basan en el efecto fotoeléctrico, por el cual se liberan

electrones de semiconductores cristalinos cuando incide sobre ellos la radiacióntérmica.

Termómetro de lámina bimetálica: Formado por dos láminas de metales de

coeficientes de dilatación muy distintos y arrollados dejando el coeficiente más alto

en el interior. Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura en el

termohigrógrafo (Se denomina termohigrógrafo a un instrumento de medición

utilizado en meteorología para registrar tanto temperatura como la humedad

relativa).

Termómetro de gas

: Pueden ser a presión constante o a volumen constante.Este tipo de termómetros son muy exactos y generalmente son utilizados para la

calibración de otros termómetros. El termómetro de gas de volumen constante es

muy exacto, y tiene un margen de aplicación extraordinario: desde í 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.



Termómetro de resistencia: consiste en un alambre de algún metal (como el

platino) cuya resistencia eléctrica cambia cuando varía la temperatura. Los

materiales más usados como termómetros a resistencia son el platino, el cobre y

el tungsteno. El platino tiene la particularidad de tener una relación resistencia-

temperatura sumamente lineal, por lo cual es el material más utilizado y

generalmente se le denominan a estos termómetros IPRT (I ndustr i al Pl at i num

R esistance Thermometer ) o RTD (R esistance T em perature Detect or ). El platino

tiene las ventajas de: Ser químicamente inerte, Tiene un elevado punto de fusión

(2041,4 K), Como ya hemos dicho, tiene una alta linealidad, Puede ser obtenido

con un alto grado de pureza.

Termopar : un termopar o termocupla es un dispositivo utilizado para medir

temperaturas basadas en la fuerza electromotriz que se genera al calentar la

soldadura de dos metales distintos. Los termopares son ampliamente usados

como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen

conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su

principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un

grado Celsius son difíciles de obtener. El grupo de termopares conectados en

serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son

muy usados en aplicaciones de calefacción a gas.

Termistor : Los termistores, o resistores térmicos, son dispositivos

semiconductores que se comportan como resistencias con un coeficiente de

temperatura de resistencia alto y, generalmente negativo. En algunos casos, la

resistencia de un termistor a temperatura ambiente puede disminuir hasta un 6%

por cada 1ºC que se eleve la temperatura. Dada esta alta sensibilidad al cambio

de temperatura hacen al termistor muy conveniente para mediciones, control y

compensar con precisión la temperatura. El uso de termistores está muy difundido

en tales aplicaciones, en especial en el rango más bajo de temperatura de -100ºC

a 300ºC.

Termómetros digitales: son aquellos que, valiéndose de dispositivos

transductores como los mencionados, utilizan luego circuitos electrónicos para

convertir en números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando

finalmente la temperatura en un visualizador.

Termógr afo

El termógrafo o registrador de temperatura es un termómetro acoplado a un

dispositivo capaz de registrar, gráfica o digitalmente, la temperatura medida en

forma continúa o a intervalos de tiempo determinado. Debido a que son

dispositivos autónomos, los registradores son convenientemente utilizados para



verificar y controlar la calidad de la manipulación de cualquier producto durante su

almacenamiento, transporte o distribución. Debido a que los registradores no

necesitan ser conectados a una fuente de poder externa, éstos pueden viajar junto

con sus productos mientras continuamente se registran los datos específicos que

usted necesitar saber. Hoy en día existen diversas formas y tamaños de

registradores y se utilizan en variados lugares, desde el refrigerador de un

restorán hasta en la Estación Espacial Internacional.

Termómetros especiales

Para medir ciertos parámetros se emplean termómetros modificados, tales como

los siguientes:

y El termómetro de globo, para medir la temperatura radiante. Consiste en

un termómetro de mercurio que tiene el bulbo dentro de una esfera de

metal hueca, pintada de negro de humo.L

a esfera absorbe radiación de losobjetos del entorno más calientes que el aire y emite radiación hacia los

más fríos, dando como resultado una medición que tiene en cuenta la

radiación. Se utiliza para comprobar las condiciones de comodidad de las

personas.

y El termómetro de bulbo húmedo, para medir el influjo de la humedad en

la sensación térmica. Junto con un termómetro ordinario forma un

psicrómetro, que sirve para medir humedad relativa, tensión de vapor y

punto de rocío. Se llama de bulbo húmedo porque de su bulbo o depósito

parte una muselina de algodón que lo comunica con un depósito de agua.Este depósito se coloca al lado y más bajo que el bulbo, de forma que por

capilaridad está continuamente mojado.

y El termómetro de máximas y mínimas es utilizado en meteorología para

saber la temperatura más alta y la más baja del día, y consiste en dos

instrumentos montados en un solo aparato. También existen termómetros

individuales de máxima o de mínima para usos especiales o de laboratorio.



Los termómetros a tr avés del tiempo

La siguiente cronología muestra los avances en las tecnologías de medición de

temperatura:

y 1592: Galileo Galilei construye el termoscopio, que utiliza la contracción del

aire al enfriarse para hacer ascender agua por un tubo.

y 1612: Santorre Santorio da un uso médico al termómetro.

y 1714: Daniel Gabriel Fahrenheit inventa el termómetro de mercurio

y 1821: T.J. Seebeck inventa el termopar.

y 1864: Henri Becquerel sugiere un pirómetro óptico.

y 1885: Calender-Van Duesen inventa el sensor de temperatura de

resistencia de platino.

y 1892: Henri-Louis Le Châtelier construye el primer pirómetro óptico.



Introducción

El termómetro es el aparato de medición de temperatura más común, este es

utilizado desde hospitales hasta en un simple sistema de aire acondicionado, pero

existen muchos tipos de termómetros, estos se clasifican dependiendo el uso que

se les dé. Si se habla de temperatura se debe hablar de escalas, la escala másutilizada es la Celsius (°c), usada por el sistema UTM (Unidades Técnicas

Métricas), también se encuentra la escala Fahrenheit (°f) usada por el sistema de

unidades inglesas, también tenemos escalas de mayor envergadura como lo son

las escalas absolutas como lo son los grados Kelvin (°K) usados por el UTM,

también estan los grados Rankine (°R) usados por el Sistema Ingles, también se

hallan otras escalas pero están en desuso como lo es el Réaumur (°Re).

Los termómetros varían según el material y el uso, los termómetros más comunes

son los de alcohol y de mercurio, aunque es más fiable el de mercurio. En el área

de la medicina conseguimos al termómetro de mercurio ya sea el analógico odigital, hoy en día se usa mas el digital por razones de seguridad (contaminación),

para las empresas de fundición y con grandes procesos térmicos se utilizan los

pirómetros ya sean ópticos, de radiación total, infrarrojos o fotoeléctricos, las

termocuplas o termopar son utilizadas en los sistemas de calefacción y son las

utilizadas por tener un amplio rango de medición y son de bajo costo, el

termógrafo registra temperaturas en función del tiempo este es muy utilizado en

los camiones con sistema de refrigeración, también existen termómetros

especiales, estos son termómetros modificados que sirven para hacer una

medición de ciertos parámetros, entre estos tenemos al termómetro de globo, el

termómetro de bulbo húmedo y el termómetro de máximas y mínimas.

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