A termometría é a responsable da medición da temperatura en varios sistemas e é unha disciplina de comezos bastante empíricos, xa que desde a época de Hipócrates, no campo da medicina, había conciencia da temperatura dos corpos, a través do tacto e segundo a sensación percibida foi clasificada como "calor doce" ou "febre ardente". Non obstante, non foi ata o desenvolvemento do termómetro, por Galileo Galilei, anos despois, cando este campo de estudo abandonou as augas empíricas para adoptar un papel científico.
Todos coñecemos o termómetro como un instrumento para medir a temperatura dun corpo e do ambiente, pero Como funciona? De onde saíron as escalas termométricas? Pero antes de responder a estas preguntas, é importante aclarar o concepto de variable que estamos medindo, neste caso, a temperatura.
A temperatura, a unidade fundamental da escala termométrica
Ao nomear a palabra temperatura, probablemente pensou na cantidade de calor, con todo, o primeiro que hai que ter en conta é iso a calor non é o mesmo que a temperatura, aínda que por suposto, ambas variables están estreitamente ligadas entre si.
A calor é a cantidade de enerxía cuxa transferencia está asociada cun gradiente de temperatura entre dous sistemas, o que significa que a temperatura é unha variable que determina a calor, pero non é a calor en si. A temperatura está asociada á enerxía cinética, que é a que define o movemento das partículas no sistema e na medida en que hai unha maior axitación no movemento das partículas, maior será a magnitude producida polas chamadas "escalas termométricas".
Índice
O termómetro, a base da termometría
Como xa se mencionou, o creador do primeiro termómetro foi Galileo Galilei, o deseño deste instrumento baseouse na montaxe dun tubo de vidro vertical, pechado nos dous extremos, que contiña auga na que se mergullaron varias esferas de vidro pechadas., Con líquido de cores dentro. Isto permitiu facer os primeiros rexistros de variacións de temperatura. O fluído empregado neste primeiro termómetro foi a auga, con todo, máis tarde foi substituído por alcol, xa que a auga a temperaturas moi baixas alcanzou un punto de conxelación e, ao variar a presión atmosférica, rexistráronse flutuacións no nivel da auga, sen que isto implicaría unha variación de temperatura.
Entre os anos 1611 e 1613. Santorio incorpora unha escala numérica ao instrumento de Galileo. Non obstante, este instrumento aínda non deu resultados precisos, xa que o fluído de medida era moi susceptible á presión atmosférica. No ano 1714, Daniel Fahrenheit incorporou mercurio á medición.
O uso de mercurio representou un gran avance na precisión do instrumento, xa que ao ter un alto coeficiente de expansión, as perturbacións causadas pola temperatura eran facilmente apreciables.
Principio de funcionamento do termómetro
Cando dúas partes dun sistema entran en contacto, o que se pode esperar é que se produzan variacións nas propiedades de ambas, que están ligadas a un fenómeno de transferencia de calor entre elas. As condicións que se deben cumprir para que un sistema estea en equilibrio térmico son as seguintes:
- Non debe haber intercambio de calor entre as partes implicadas
- Ningunha das propiedades dependentes da temperatura debería variar.
O termómetro funciona baixo Principio cero da termodinámica, que establece a interrelación entre dúas variables en equilibrio térmico. O que significa que o mercurio, como fluído susceptible aos cambios de temperatura, ao entrar en equilibrio co corpo ou medio, cuxo valor de temperatura queremos coñecer, adopta o seu valor de temperatura.
Desenvolvemento de escalas termométricas
Como xa mencionamos, o primeiro visionario da necesidade de establecer un parámetro de medida no instrumento de Galileo foi Santorio, que estableceu unha escala numérica sen ningún sentido físico. Non obstante, este evento tivo unha grande importancia no desenvolvemento do que agora coñecemos como escalas de termometría.
Grao Rømer
Rømer é unha báscula baseada na conxelación e ebulición de auga salgada. Esta escala está actualmente en desuso, xa que non proporciona resultados precisos.
Escala Fahrenheit
Daniel Fahrenheit foi un fabricante de instrumentos técnicos que foi autor do termómetro de alcol en 1709 e anos despois fabricaría o primeiro termómetro a base de mercurio. Este inventor de orixe alemá desenvolveu unha escala termométrica arbitraria, que leva o seu nome, que ten as seguintes características:
- Non ten valores negativos, xa que nese momento non había nocións relativas a temperaturas inferiores a 0, por este motivo, a ebulición da auga prodúcese a 212ºF e a súa conxelación a 32ºF.
- É bastante preciso, xa que está baseado en observacións no termómetro de mercurio, un material cunha expansión case uniforme nese rango de temperatura.
- Co seu termómetro de precisión, Fahrenheit mediu a variación da temperatura de ebulición da auga en condicións de presión ambiente e puido establecer que o punto de ebulición é unha característica de cada substancia líquida.
- O seu uso estendeuse en países como os Estados Unidos e o Reino Unido.
Escala Celsius
Entre as escalas termométricas, esta gañou gran popularidade no seu tempo. Foi inventado en 1742 polo astrónomo sueco Andrés Celsius, que o desenvolveu tomando o punto de conxelación da auga como valor inferior e o seu punto de ebulición como valor máximo. Celsius realizou unha serie de 100 divisións entre estes dous puntos.
A diferenza das outras escalas, o centígrado funciona con 100 graduacións e estendeuse o seu uso para fins domésticos, xa que no campo científico prefírese o uso da escala absoluta de Kelvin.
Escala absoluta
Esta escala chámase "absoluta", que contempla o valor do cero absoluto, e a súa importancia reside basicamente neste aspecto, xa que non depende de puntos fixos arbitrarios, senón que presenta a temperatura como unha expresión da cinética molecular., Obtendo o valor no punto no que se determinou o cesamento do movemento molecular.
É importante resaltar que esta temperatura está asociada á escala Celsius, xa que ambos conseguen unha graduación de 100.
Escala Rankine
En 1859, o enxeñeiro William Rankine propuxo esta escala, que está relacionada cos graos Fahrenheit, xa que manexa a mesma graduación, con todo esta escala contempla a presenza do cero absoluto. Por analoxía, pódese dicir que a relación Celsius-Kelvin é da mesma natureza que Fahrenheit-Rankine.
Conversións entre escalas termométricas
O uso de conversións é de grande importancia no campo da resolución de problemas, vén determinado polo feito de que non podemos agrupar variables de distinta natureza. E debido a que as distintas disciplinas poden manexarse en termos de diferentes escalas termométricas, establecéronse relacións que permiten a transformación de valores.
- Fahrenheit (ºF) - Rankina (ºR)
ºF = ºR- 460
- Celsius (ºC) - Kelvin (ºK)
ºC = ºK- 273
- Celsius (ºC) - Fahrenheit (ºF)
ºC = (ºF-32) / 1,8
Sexa o primeiro en opinar sobre