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Termómetros

Termómetros

Existen varios tipos de dispositivos que se utilizan para medir la temperatura.

Física

Palabras clave

termómetro, temperatura, cambio de temperatura, expansión térmica, Celsio, Fahrenheit, infrarrojo, radiación infrarroja, radiación térmica, termómetro de gas, termómetro metálico, bimetal, termostato, corriente eléctrica, resistencia, voltaje, termodinámica, propiedad física, volumen, expansión térmica volumétrica, gas, electricidad, física

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Escenas

Tipos de termómetros

  • termómetro sin contacto
  • termómetros basados en expansión térmica
  • termómetro de líquido
  • termómetro bimetálico
  • termómetro de gas
  • termómetro eléctrico

Los termómetros no miden realmente la temperatura, sino que miden ciertas propiedades de la materia que dependen de la temperatura.

Existen tres tipos básicos de termómetros.

Uno de estos tipos se basa en la expansión térmica de las materias, es decir, en el fenómeno de que el aumento de temperatura conlleva el aumento del volumen de la materia. Dependiendo del grado del cambio de volumen, podemos calcular el cambio de temperatura.

Los termómetros del segundo tipo utilizan la dependencia de temperatura de las propiedades eléctricas de las materias. Estos dispositivos se llaman termómetros eléctricos.

El funcionamiento de los termómetros sin contacto se basa en que los cuerpos calientes emiten radiación electromagnética, cuya composición depende de la temperatura. Con este método, es posible medir temperaturas aún a distancias más grandes.

Termómetro bimetálico

Mientras la temperatura aumenta, las partículas que componen la materia se mueven más rápidamente y, como resultado, ocuparán un espacio más grande. En otras palabras, aumenta el volumen de la materia. La mayoría de las materias gaseosas, líquidas y sólidas actúan así, con la excepción del agua, que a una temperatura de entre 0 y 4 grados se comporta de modo completamente opuesto.

Los termómetros cuyo funcionamiento se basa en la expansión térmica aprovechan este fenómeno.

En el caso de los termómetros líquidos, el líquido se elige de modo que no se enfríe ni hierva entre los límites de medición deseados. Generalmente se utiliza alcohol o mercurio para este fin. Sin embargo, el uso del mercurio está prohibido en muchos países del mundo, porque si se rompe el termómetro, se libera vapor de mercurio que puede suponer riesgos sanitarios.

Los termómetros de gas se utilizan principalmente para medir temperaturas bajas, debido al bajo punto de congelación de los gases.

Los termómetros metálicos son menos aptos para realizar una medición precisa, pero dado que la expansión térmica genera una fuerte tensión en la materia sólida, se pueden utilizar para accionar interruptores.

Un ejemplo de ello es el termómetro bimetálico, que está hecho con dos diferentes láminas de metal unidas por soldadura. Cuando la temperatura cambia, las láminas con diferentes propiedades de expansión térmica se doblan, causando que los interruptores entren en funcionamiento. Así funcionaban antiguamente el temporizador de luces para escaleras, el termorregulador de las planchas eléctricas y el termóstato responsable de regular la temperatura del refrigerante del motor en los coches.

Termómetro de gas

Termómetro de líquido

Termómetro eléctrico

Los termómetros eléctricos son aptos para realizar mediciones precisas. Como son de tamaño pequeño, afectan solo ligeramente a la temperatura de la materia a medir.

Se pueden diferenciar tres tipos de termómetros eléctricos: termómetros de resistencia, termistores y termopares.

Los termómetros de resistencia se basan en la dependencia de temperatura de la resistencia de los metales, que por lo general aumenta con el aumento de la temperatura. Como la resistencia se puede medir con mucha precisión, la temperatura se puede determinar también con gran exactitud.

Los termistores difieren de los termómetros de resistencia metálicos en que están fabricados de un material semiconductor. Por esta razón, son mucho más sensibles a la temperatura.

Los termopares se fabrican soldando o torciendo juntos dos alambres de diferentes metales. En la superficie donde los dos metales entran en contacto se produce voltaje debido a que los electrones de valencia tienen un nivel de energía diferente en metales distintos. Así, algunos de los electrones de un nivel energético más alto se desplazan hacia el otro metal hasta que la energía se equilibre. El voltaje generado depende de la temperatura, así, al medir el voltaje, la temperatura también se puede determinar. Los termopares proporcionan un rango más amplio de medición que los termistores.

Termómetro sin contacto

Los pirómetros y los termómetros infrarrojos pueden medir la temperatura a distancia.

Estos termómetros se pueden utilizar para medir la temperatura de objetos demasiado calientes para otros termómetros (como metales fundidos) u objetos difíciles de alcanzar. Son también útiles para buscar fuentes de pérdida de calor en los edificios.

La base de la medición de temperatura sin contacto es que los objetos emiten radiación electromagnética, la composición e intensidad de la cual es dependiente de su temperatura. La parte más significativa de la radiación se encuentra en el segmento infrarrojo invisible del espectro electromagnético, pero los objetos incandescentes de una temperatura superior a 600 °C también emiten luz visible.

Los termómetros sin contacto constan de un sistema óptico, un detector y una unidad para el procesamiento de señales. Estos termómetros están a menudo equipados con un puntero láser para mostrar la parte exacta de la superficie del objeto que está siendo medido.

Una parte de los termómetros sin contacto mide la intensidad de la radiación incidente, de la cual se puede deducir la temperatura del objeto si se sabe su distancia del termómetro. El objeto que se mide tiene que llenar el campo de visión de la óptica del instrumento de medición, porque en caso contrario el termómetro muestra una temperatura más baja.

Otra parte de los termómetros sin contacto no mide la intensidad de la radiación, sino la composición de longitud de onda que caracteriza solamente a la temperatura, mientras que la intensidad también depende del tamaño de la superficie y de la distancia del instrumento de medición. Cuanto más caliente sea el objeto, más baja será la longitud de onda de la radiación más intensa. Como el color del objeto distorsiona la radiación emitida, y pueden interferir otros factores también, como el aire polvoriento, este método de medición no siempre es preciso.

Narración

Los termómetros no miden realmente la temperatura, sino que miden ciertas propiedades de la materia que dependen de la temperatura. Existen tres tipos básicos de termómetros: termómetros sin contacto, termómetros cuyo funcionamiento se basa en la expansión térmica y termómetros eléctricos.

Mientras la temperatura aumenta, las partículas que componen la materia se mueven más rápidamente y, como resultado, ocuparán un espacio más grande. En otras palabras, aumenta el volumen de la materia.
Los termómetros cuyo funcionamiento se basa en la expansión térmica aprovechan este fenómeno.

En el caso de los termómetros líquidos, el líquido se elige de modo que no se enfríe ni hierva entre los límites de medición deseados. Generalmente se utiliza alcohol o mercurio para este fin.

El cambio de temperatura afecta al volumen de los gases, así, son adecuados para emplear en la medición de la temperatura. Los termómetros de gas se utilizan principalmente para medir temperaturas bajas, debido al bajo punto de congelación de los gases.

Los termómetros metálicos son menos aptos para realizar una medición precisa, pero dado que la expansión térmica genera una fuerte tensión en la materia sólida, se pueden utilizar para accionar interruptores. Un ejemplo de ello es el termómetro bimetálico, que está hecho con dos diferentes láminas de metal. Cuando la temperatura cambia, las láminas con diferentes propiedades de expansión térmica se doblan, causando que los interruptores entren en funcionamiento.

Los termómetros eléctricos son aptos para realizar mediciones precisas. Como son de tamaño pequeño, afectan solo ligeramente a la temperatura de la materia a medir. Se pueden diferenciar tres tipos de termómetros eléctricos: termómetros de resistencia, termistores y termopares.

Los termómetros resistencia se basan en la dependencia de temperatura de la resistencia de los metales, que por lo general aumenta con el aumento de la temperatura. Como la resistencia se puede medir con mucha precisión, la temperatura se puede determinar también con gran exactitud.

Los pirómetros y los termómetros infrarrojos pueden medir la temperatura a distancia. Estos termómetros se pueden utilizar para medir la temperatura de objetos demasiado calientes para otros termómetros u objetos difíciles de alcanzar. Son también útiles para buscar fuentes de pérdida de calor en los edificios. La base de la medición de temperatura sin contacto es que los objetos emiten radiación electromagnética, la composición e intensidad de la cual es dependiente de su temperatura. La parte más significativa de la radiación se encuentra en el segmento infrarrojo invisible del espectro electromagnético.

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