Termómetros

Termómetros de aguja

No todos los termómetros funcionan así. El que se muestra en nuestra foto superior tiene un puntero metálico que se mueve hacia arriba y hacia abajo en una escala circular. Abra uno de estos termómetros y verá que la aguja está montada sobre una pieza metálica enrollada llamada tira bimetálica que está diseñada para expandirse y doblarse a medida que se calienta (consulte nuestro artículo sobre termostatos para saber cómo funciona).Cuanto más caliente es la temperatura, más se expande la tira bimetálica y más empuja la aguja hacia arriba en la escala.

Trabajo: Cómo funciona un termómetro de cuadrante: Este es el mecanismo que acciona un típico termómetro de aguja, ilustrado en una patente de Charles W. Putnam de 1905. En la parte superior, tenemos la disposición habitual del puntero y la esfera. La ilustración inferior muestra lo que ocurre en la parte trasera. Una tira bimetálica (amarilla) está fuertemente enrollada y unida tanto al marco del termómetro como a la aguja. Está formada por dos metales diferentes unidos entre sí, que se expanden en diferentes cantidades a medida que se calientan. Al cambiar la temperatura, la tira bimetálica se curva con más o menos fuerza (se contrae o se expande) y la aguja, unida a ella, se mueve hacia arriba o hacia abajo en la escala. Ilustración de la patente estadounidense 798.211: Termómetro por cortesía de la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos.

Foto: Aquí está la tira bimetálica enrollada de un termómetro de esfera real (el termómetro para congelador de nuestra foto superior). Es fácil ver cómo funciona: si se gira el puntero con la mano hacia temperaturas más frías, la tira enrollada se tensa; si se gira el puntero hacia el otro lado, la tira se afloja.

Termómetros electrónicos

Un problema de los termómetros de mercurio y de esfera es que tardan en reaccionar a los cambios de temperatura. Los termómetros electrónicos no tienen ese problema: simplemente se toca la sonda del termómetro sobre el objeto cuya temperatura se quiere medir y la pantalla digital le da una lectura de temperatura (casi) instantánea.

Foto: Termómetro médico electrónico de 2010. Se coloca la sonda metálica en la boca, o en cualquier otra parte del cuerpo, y se lee la temperatura en la pantalla LCD.

Los termómetros electrónicos funcionan de una manera totalmente diferente a los mecánicos que utilizan líneas de mercurio o punteros giratorios.Se basan en la idea de que la resistencia de una pieza de metal (la facilidad con la que la electricidad fluye a través de ella) cambia a medida que la temperatura cambia. A medida que los metales se calientan, los átomos vibran más en su interior, es más difícil que la electricidad fluya y la resistencia aumenta. (A temperaturas cercanas al cero absoluto, la temperatura más baja teóricamente posible de -273,15°C o -459,67°F, la resistencia desaparece por completo en un fenómeno llamado superconductividad.)

Un termómetro electrónico funciona poniendo un voltaje a través de su sonda metálica y midiendo cuánta corriente fluye a través de ella. Si se pone la sonda en agua hirviendo, el calor del agua hace que la electricidad fluya a través de la sonda con menos facilidad, por lo que la resistencia aumenta en una cantidad exactamente medible. Un microchip dentro del termómetro mide la resistencia y la convierte en una medida de la temperatura.

Foto: Termómetro de resistencia eléctrica de 1912: Este ejemplo de termómetro de resistencia de tipo puente fue construido por Leeds y Northrup y utilizado para las mediciones de temperatura en la Oficina Nacional de Estándares de Estados Unidos (ahora NIST) a principios del siglo XX. A pesar de su aspecto grueso y torpe, tiene una precisión de 0,0001 grados.Foto cortesía de National Institute of Standards and Technology Digital Collections, Gaithersburg, MD 20899.

La principal ventaja de los termómetros de este tipo es que pueden dar una lectura instantánea en cualquier escala de temperatura que se desee -Celsius, Fahrenheit o la que sea-. Pero una de sus desventajas es que miden la temperatura de un momento a otro, por lo que los números que muestran pueden fluctuar de forma cuitridimensional, lo que a veces dificulta una lectura precisa.

Los termómetros eléctricos precisos, conocidos como termómetros de resistencia, utilizan cuatro resistencias dispuestas en un circuito en forma de diamante llamado puente de Wheatstone. Si tres de las resistencias tienen valores conocidos, la resistencia de la cuarta es fácil de calcular. Si la cuarta resistencia se diseña en forma de sonda de temperatura, un circuito como éste puede utilizarse como un termómetro muy preciso: el cálculo de su resistencia (a partir de su tensión y corriente) nos permite calcular su temperatura.

Medición de temperaturas extremas

Si quieres medir algo que está demasiado caliente o frío para que un termómetro convencional pueda manejarlo, necesitarás un termopar: un astuto dispositivo que mide la temperatura midiendo la electricidad. Y si no puede acercarse lo suficiente como para utilizar incluso un termopar, puede intentar utilizar un pirómetro, un tipo de termómetro que deduce la temperatura de un objeto a partir de la radiación electromagnética que emite.