Clases de termometros

UNIVERSIDAD DEL NORTE

Abril 19 de 2010 N.R.C : 1912 Laboratorio de Física Calor y Ondas

CLASES DE TERMOMETROS

Maria Ximena Hoyos email: [email protected] Ingeniería Civil

Karol Sastoque email: [email protected] Ingeniería Industrial

Alexandra Solano email: [email protected] [email protected] o Ingeniería Civil

Luis Combita email: [email protected]. [email protected] co Ingenieria civil


El termómetro es un instrumento que se usa para medir la temperatura, el creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei, a quien podríamos considerar como el predecesor del termómetro. Consistía en en un tubo de vidrio terminado terminado en una esfera cerrada, el 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. Muy pronto se descubrió que este termómetro tenía un funcionamiento limitado, ya que el aire por ser un gas es fácilmente compresible, así con un pequeño calentamiento la presión opuesta de la columna de agua en el tubo de vidrio, es lo suficientemente grande para impedir una expansión visible del gas. Por esto se pensó, como alternativa, en los líquidos: en 1632 el francés Jean Rey construyó un termómetro de agua, el cual no tardo en ser declarado invalido ya que la temperatura del agua es relativa: en los países fríos, durante el invierno, la temperatura ambiente puede bajar más allá de su punto de congelación, y además al calentarse no se dilata uniformemente. Así fue como luego de muchas investigaciones se encontró que el alcohol y el mercurio, componentes del termómetro actual, se dilataban de forma lineal, y a una temperatura ambiente media, no se congela ni evapora. Las escalas de temperatura, es la medida estándar utilizadas para “leer” el termómetro, existen tres clases de escalas te temperatura, como la Celsius, creada por Anders Celsius, quien tomó como punto cero el punto de congelación del agua y como el otro extremo de referencia, 100 grados, su punto de ebullición; de este modo, dividió la escala en 100 partes iguales. La escala de Fahrenheit, por Daniel Gabriel Fahrenheit, Fahrenheit fijó dos puntos uno que corresponde a la temperatura de fusión del hielo, al que asignó un valor de 32; el otro punto fijo fue la temperatura del cuerpo humano, a éste le asignó un valor de 96 y por último la escala de Kelvin, creada por Lord Kelvin, llamada también escala Absoluta, ya que en lugar de tener un punto de partida fijo y arbitrario (el punto cero), tiene un punto fundamentado en la naturaleza de la materia, conservó el tamaño de las divisiones fijado por la escala Celsius asi el punto de congelación del agua es 273.15 K, mientras que el punto de ebullición es 373.15 K.

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TIPOS DE TERMOMETROS

Termómetros de resistencia de platino El termómetro de resistencia de platino depende de la variación de la resistencia a la temperatura de una espiral de alambre de platino. Es el termómetro más preciso y se puede emplear para par a medir temperaturas hasta de d e 1127 °C. Pero reacciona r eacciona despacio a los cambios de temperatura, debido a su gran capacidad térmica y baja conductividad, por lo que se emplea sobre todo para p ara medir temperaturas fijas.

Figura 1 . Termómetro de resistencia de platino

Par térmico Este termómetro consiste consiste en un conjunto conformado por dos hilos hilos metálicos y en voltimetro calibrado, cuando la temperatura en los hilos es diferente se s e crea una fuerza electromotriz que es medida por el voltímetro, esta clase de termómetros termómetr os se utiliza generalmente para medir temperaturas muy mu y elevadas y en algunas ocasiones muy bajas.

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Figura 2. Termóm Termómetro etro partermo partermoeléctrico eléctrico

Pirómetros El pirómetro de radiación se emplea para medir temperaturas muy altas. alt as. Se basa en el calor o la radiación visible emitida por objetos calientes, y mide el calor de la r adiación adiación mediante un par térmico o la luminosidad de la radiación visible, comparada c on un filamento de tungsteno incandescente conectado a un circuito eléctrico. eléc trico. El pirómetro es el único termómetro que q ue puede medir temperaturas superiores su periores a 1477 1 477 °C.

Figura 3. Pirometro

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Termómetros de gas El termómetro de gas a volumen constante se compone de una ampolla con gas -helio, hidrógeno o nitrógeno, y un manómetro medidor de d e la presión. Se coloca la ampolla del gas en el medio cuya temperatura hay que medir, y se ajusta entonces la columna de mercurio (manómetro) que está en contacto con la ampolla, para darle un volumen fijo al gas de la ampolla. La altura de la columna de mercurio indica la presión del gas. A partir de ella se puede calcular c alcular la temperatura.

Figura 4. Termometro de gas

TERMOMETROS DE DILATACIÓN

Termómetros de líquido en vidrio Los termómetros de mercurio más exactos están graduados y calibrados para inmersión total; esto es, con todo el mercurio, incluyendo el del tubo, a la temperatura que se está: midiendo. Si parte del mercurio de la columna se extiende fuera de la 5


región en que se ha de medir la temperatura, hay que aplicar una corrección a la lectura, basada en la longitud en grados de la columna emergente, en la diferencia de temperatura entre la columna emergente y el bulbo y en la dilatación relativa del mercurio y del vidrio.

Figura 5. Termómetro de líquido en vidrio

Termómetro de Beckmann El termómetro diferencial de Beckmann tiene una escala de 30 cm de largo, aproximadamente, con una escala total de 566 grados C. en divisiones. de 0.01 de grado. Se emplea sólo para medir diferencias de temperatura. La exactitud conseguida está entre 0.002 y 0.005 grados en la medida de cualquier intervalo dentro de los límites límites de d e la escala.

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Figura 6. Termometro de Beckmann

Termómetro de cinta bimetálica Este termómetro consiste en una cinta hecha de dos metales de coeficientes de dilatación térmica muy diferente, soldados cara con cara en toda su longitud. La cinta puede ser casi recta o puede formar una espiral para conseguir mayor sensibilidad. Una elevación de temperatura cambia la curvatura de la cinta, Si uno de los extremos es fijo, un indicador unido al extremo libre se mueve sobre una escala graduada en temperaturas.

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Figura 7. Termómetro de cinta bimetalica

TERMÓMETROS DE SISTEMAS LLENOS

Termómetros llenos de gas El termómetro de gas de volumen constante, mencionado antes, pertenece a la categoría de termómetros llenos de gas y es el más exacto de este tipo. Para usos industriales, un termómetro por presión de gas consta de un elemento que mide la presión, como el tubo Bourdon conectado por un tubo capilar a una ampolla que se expone a la temperatura que se ha de medir. El sistema se llena, a presión, con un gas inerte, ordinariamente el nitrógeno. Puesto que la presión del gas en un recipiente cerrado es proporcional a su temperatura absoluta, el elemento medidor puede ser calibrado en grados de temperatura con una escala dividida uniformemente. Como el gas del elemento medidor y del tubo de conexión no está a la temperatura del bulbo, el volumen de éste tiene que ser grande para que los errores introducidos por la diferencia de temperatura del elemento medidor de la presión y del tubo capilar resulten r esulten insignificantes. El bulbo debe tener por lo menos cuarenta veces el volumen del resto del sistema. La temperatura es indicada por una aguja que se mueve sobre una escala graduada o se registra en un papel de gráficas sobre un cilindro por una pluma accionada por el elemento que mide la presión. presió n.

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Termómetros de vapor a presión Los termómetros de vapor a presión pr esión utilizan el hecho de que en una vasija cerrada que qu e no contiene más que un líquido y su vapor, llenando ll enando el líquido sólo parcialmente, el recinto, la presión es dependiente solame s olamente nte de la especie del d el líquido y de su temperatura. Un uso muy extenso se hace de d e esta relación entre la presión pr esión del vapor y la temperatura en la medida y registro de las temperaturas temperatur as industriales. El termómetro de presión de vapor se s e parece al termómetro de gas a presión pr esión en que consta de un bulbo, un tubo de c onexión de longitud fija, de 1.5 a 75 m de largo, y un elemento sensible a la presión

Figura 8. Termómetro de vapor

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Termómetros de líquido en dilatación En un termómetro de líquido en dilatación, el sistema se llena completamente con un líquido apropiado y consiste en un bulbo conectado por tubo capilar a un elemento en forma de hélice o espiral de Bourdon situado en la caja del instrumento. A medida que aumenta la temperatura y se dilata el líquido, la hélice tiende a deshacerse para proporcionar el aumento de volumen y es mayor. La presión de llenado elegida debe ser tal, que la temperatura de ebullición del líquido sea s ea apreciablemente más alta que la mayor temperatura que el sistema haya de medir. Pueden medirse temperaturas desde -1 75 °C. °C. hasta hast a + 300 °C. (550 °C. °C. para par a el mercurio). mercuri o). Aunque Aunq ue los cambios cambi os de v olumen son relativamente pequeños, las fuerzas ejercidas pueden ser grandes para accionar el elemento, y por consiguiente, este tipo de medida se considera bueno para aparatos reguladores que requieran requier an alto grado de estabilidad.

Figura 9. Termometros de dilatacion

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TERMOMETROS ELECTRONICOS E INFRAROJOS

Este tipo de termómetros generalmente son utilizados para medir la temperatura corporal está compuesto por una batería que le da energía a un sistema conformado por un circuito provisto de una memoria que contiene las diferentes temperatura, entonces si la temperatura medida concuerda con la temperatura almacenada esta lanza la información a través de una pantalla la cual puede ver el usuario; el termómetro infrarrojo además de las anteriores características está dotado de una sonda infrarroja que recoge la información; es utilizado especialmente para el conducto auditivo.

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