¿Cómo funciona el termometro?

Los termómetros existen desde hace siglos, pero han evolucionado hasta convertirse en sofisticados instrumentos que pueden medir la temperatura de muchas maneras diferentes. Algunos tipos de termómetros se basan en la expansión o contracción de un líquido o gas, mientras que otros se basan en la resistencia eléctrica o en la radiación relacionada con el calor. En este artículo, veremos cómo funcionan estos diferentes tipos de termómetros y por qué se utilizan en diferentes aplicaciones.

Los termómetros miden la temperatura o el gradiente de temperatura utilizando diferentes principios.

Los termómetros miden la temperatura o el gradiente de temperatura utilizando diferentes principios. Los termómetros pueden utilizarse para medir la temperatura o el gradiente de temperatura, pero no necesariamente miden ambos.

El principio principal de un termómetro analógico se basa en la expansión y/o contracción del líquido cuando se expone al calor. Cuando el agua caliente se expone al aire, absorbe calor y se expande, mientras que el agua fría se contrae al ser enfriada por el aire. Esta expansión hace que el mercurio de un tubo de cristal dentro del bulbo del termómetro (que está sellado con alcohol) suba al igual que la columna de mercurio. La cantidad que se eleva depende de la cantidad de calor que se haya absorbido de los objetos circundantes, como el cuerpo o el entorno.

Los termómetros de mercurio en vidrio están hechos de vidrio y rellenos de mercurio, que se expande y contrae dentro del bulbo de vidrio.

Un termómetro de mercurio en vidrio está formado por una bombilla de vidrio con un cuello estrecho. Dentro de la bombilla hay mercurio, que se expande y se contrae con los cambios de temperatura. Cuando se coloca el dedo en el bulbo para tomar la temperatura, el mercurio sube en su interior como un gusano al calentarse con el calor del cuerpo. El metal líquido vuelve a descender cuando se retira el dedo del termómetro.

Una tira bimetálica está formada por dos tiras de metal con diferentes coeficientes de dilatación térmica soldadas entre sí.

Si se calienta una tira bimetálica, el metal con mayor coeficiente de dilatación térmica se expandirá más que el de menor coeficiente. Esto provoca un desequilibrio que hace que se aplique una pequeña fuerza para doblar la tira bimetálica.

La medición de esta fuerza es lo que nos permite medir la temperatura.

La cantidad de expansión depende del cambio de temperatura, por lo que puede utilizarse para medir la temperatura.

Los termómetros utilizan el principio de que cuando dos materiales distintos se unen por un extremo y se calientan por el otro, producen una deformación que puede relacionarse con la diferencia de temperatura entre ellos. La cantidad de expansión depende del cambio de temperatura, por lo que puede utilizarse para medir la temperatura.

La termometría de termopar utiliza el principio de que cuando dos materiales distintos se unen por un extremo y se calientan por el otro, producen una tensión que puede relacionarse con la diferencia de temperatura entre ellos.

Cuando dos metales distintos se unen por un extremo y se calientan por el otro, producen una tensión que puede relacionarse con la diferencia de temperatura entre ellos. Este principio se utiliza en los termopares, que consisten en dos metales distintos unidos por un extremo. Si estos extremos se conectan a un circuito eléctrico, producen una tensión proporcional a su diferencia de temperatura.

Los termopares se utilizan en muchas industrias diferentes (por ejemplo, plantas de procesamiento de alimentos), así como en la enseñanza de las ciencias para medir las temperaturas en los experimentos de física o en los laboratorios de química.

Los termómetros semiconductores están construidos de manera que su resistencia eléctrica varía fuertemente con la temperatura.

Los termómetros semiconductores están construidos de forma que su resistencia eléctrica varía mucho con la temperatura. El semiconductor es un material con una alta resistencia a bajas temperaturas y una baja resistencia a altas temperaturas. La resistencia se mide con un voltímetro, que consiste en dos hilos paralelos separados por un material aislante llamado dieléctrico (normalmente aire).

Cuando se aplica un voltaje a los hilos de un voltímetro, fluye una corriente a través de ellos; la cantidad de corriente depende de la cantidad de voltaje que se aplique y del tiempo que tarden todas las cargas de los hilos en pasar de un extremo a otro del medidor. Cuanto más tiempo dure este proceso, mayor será el voltaje a través del cable y, por tanto, a través de los terminales del voltímetro, ya que más electrones habrán tenido tiempo de moverse a través de ellos durante este periodo de tiempo.

Los termómetros de resistencia, también llamados detectores de temperatura por resistencia (RTD), aprovechan el cambio predecible de la resistencia eléctrica de algunos materiales con el cambio de temperatura.

• Termopares: Aprovechan el cambio predecible de la resistencia eléctrica de algunos materiales con el cambio de temperatura. En un termopar, dos hilos de diferentes metales se unen en un extremo. Cuando la corriente fluye a través del par de hilos, se produce un campo eléctrico entre los hilos, así como calor, que provoca una caída de la diferencia de potencial a través de ellos. Cuanto mayor sea esta caída de la diferencia de potencial en función de la temperatura, mayor será su sensibilidad a los cambios de temperatura y, por tanto, mejor será su resolución (capacidad de medir pequeñas diferencias). Por ejemplo: El termómetro de platino-rodio (PtRh) tiene una respuesta lineal de más de 3 órdenes de magnitud y se utiliza para medir temperaturas de hasta 1000°C; mientras que el de platino-rutenio (1%Ru/99%Pt) presenta una buena repetibilidad en amplios rangos de temperaturas (300°F a 2100°F).*
• Termistores: Los termistores semiconductores están hechos de semiconductores como los diodos de silicio, con un tipo dopado con impurezas mientras que otro no tiene dopantes o sólo tiene cantidades muy pequeñas en comparación con sus propiedades intrínsecas.*

Los pirómetros de radiación aprovechan el hecho de que los objetos calientes emiten más radiación térmica que los más fríos (y si no están radiando no pueden estar muy calientes).

Los pirómetros de radiación miden la radiación emitida por una superficie. Los pirómetros de radiación suelen utilizarse para medir la temperatura de un objeto caliente o la diferencia entre dos objetos. También se utilizan para determinar si un material es opaco o transparente a la radiación térmica.

Aprende cómo funcionan los termómetros leyendo sobre los diferentes tipos.

Los termómetros miden la temperatura o el gradiente de temperatura utilizando diferentes principios. Hay tres tipos principales de termómetros:

• Termómetro de resistencia de platino (PRT): utiliza un hilo de platino que se contrae cuando se calienta y se expande cuando se enfría mediante una corriente eléctrica.
• Termómetro de mercurio en vidrio – el mercurio metálico líquido se expande al calentarse y se contrae al enfriarse, haciendo que el volumen interior cambie y se mueva hacia arriba o hacia abajo a lo largo de un tubo de vidrio según los cambios de temperatura. Esto sirve para medir los cambios de temperatura.
• Termómetro digital de infrarrojos – utilizado por los cazadores para medir la temperatura corporal de los animales que están cazando para alimentarse, ya que no hay riesgo de pincharse con este tipo, ya que detecta la radiación infrarroja en lugar del calor por contacto como hacen los demás.

Conclusión

Esperamos que esta haya sido una introducción útil a los diferentes tipos de termómetros y a su funcionamiento.