Termometros

Tipos diferentes de termómetros y medios por la cual medir la temperatura.

Se puede definir como temperatura como el grado de energía térmica medida en una escala definida. La temperatura de un cuerpo es su densidad de calor, o sea la cantidad de energía que puede ser transferida a otro cuerpo. Es una medida de la energía cinética de las partículas que componen el sistema.

Cuando dos sistemas están a la misma temperatura, se dice que están en equilibrio térmico y no se producirá transferencia de calor. Cuando existe una diferencia de temperatura, el calor tiende a transferirse del sistema de mayor al menor temperatura gasta alcanzar el equilibrio térmico.

Mucha de las propiedades físicas de los materiales o las sustancias dependen de la temperatura, como por ejemplo su estado (gaseoso, liquido, solido, plasma), la densidad, la presión de un vapor, el volumen de un liquido, la longitud de una varilla, resistencia de un alambre, presión de un gas, así como el color de u filamento de una lámpara o la conductividad eléctrica. Así mismo determina la velocidad a la que tiene lugar las reacciones químicas.

Las escalas de medición son tres a saber:

Escala en grados centígrados o Celsius: se divide el intervalo de temperatura de ebullición del agua en 100 partes o grados, el punto de fusión es 0°c y el de ebullición es a 100°c.

Escala en grados Fahrenheit: esta escala divide los intervalos de temperatura entre el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición de agua en 180 grados, a punto de congelación le corresponde el valor de 32°F y al de ebullición de 213°F.

Escala Kelvin: esta es una escala absoluta, su cero es el cero absoluto o sea que la temperatura teórica en el cual no hay movimiento molecular, o sea calor cero. Según esta escala el punto de fusión del hielo corresponde a 273.1°K y el punto de ebullición del agua a 973.1°K.

La medición de temperaturas constituye una de las mas comunes y mas importante que se efectua en los procesos industriales. Los instrumentos de temperatura utilizan diversos fenómenos que son influidos por la temperatura y entre los cuales figuran:

Variaciones en volumen o en estado de los cuerpos

Variación de resistencia del conductor o semiconductor

Variación de presión de un gas

Variación de color

Termómetro de vidrio

Comenzando con el termómetro de vidrio el cual consta de un deposito de vidrio que contiene, por ejemplo mercurio y al calentarse se expande y sube en el tubo capilar.

Fluidos Rango

Mercurio -35 hasta +280°C

Mercurio (tubo capilar lleno de gas) -35 hasta +450°C

Pentano -200 hasta +20°C

Alcohol -110 hasta +50°C

Tolueno -70 hasta +100°C

Tabla de rango de trabajo de termómetros de vidrio la diferencia de mediciones se debe a como cada liquido aumenta su volumen y en este caso el mas usado es el de mercurio gracias a su propiedad de dilatación al aplicársele calor la cual no se ocupa de una escala ni muy grande ni muy chica.

Termómetro bimetálico

Los termómetros bimetálicos se fundan en el distinto coeficiente de dilatación de los metales diferentes, tales como el latón y acero y una aleación de ferroníquel o invar laminados conjuntamente. Las láminas bimetálicas pueden ser rectas o cuervas, formando espirales o hélices. El principio de medición es el volumen del bimetal varia con la temperatura.

Algunas de las ventajas sobre el termómetro de vidrio es que es menos frágil al quiebre, mas fáciles de leer, de bajo costo y a diferencia del de vidrio no importa la posición en que se le coloque aun seguirán tomando correctamente la medición la desventaja de este termómetro es que solo se pueden realizar mediciones locales lo cual lo hace un poco difícil su uso en día laboral además que es menos preciso que el de vidrio y solo va desde los -70 hasta los +500°C. Y se les puede encontrar mas comúnmente en industrias gracias y su poca fragilidad.

Material Coeficiente de dilatación °C-1

Acero 12X10-6

Latón 19X10-6

Hierro 12X10-6

Cobre 17X10-6

Bronce 19X10-6

Aluminio 23X10-6

Oro 14X10-6

Tabla de algunos materiales usados en los termómetros bimetálicos.

Termómetro de bulbo o capilar

Los termómetros tipo bulbo consisten esencialmente en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cuando la temperatura del tubo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expande y el espiral tiende a desenrollarse moviendo la aguja sobre la escala para indicar la elevación de la temperatura en el bulbo. Cabe resaltar que existen 4 clases de este tipo de termómetro:

Clase 1: termómetro actuados por líquidos

Clase 2: termómetros actuados por vapor

Clase 3: termómetros actuados por gas

Clase 4: termómetros actuados por mercurio

Clase 1: sistemas llenos de con líquidos

Se caracterizan en que la dilatación es proporcional a la temperatura, por lo que la escala de medición resulta uniforme. Los líquidos que se utilizan son alcohol y éter.

Clase 2: sistemas llenos de vapor

Estos termómetros contienen un líquido volátil y se basan en el principio de presión de vapor. Al subir la temperatura aumenta la presión de vapor del líquido. La escala de medición no es uniforme, sino que las distancias entre divisiones van aumentando hacia la parte más alta de la escala. L a presión en el sistema depende solamente de la temperatura en el tubo.

Si la temperatura del bulbo (temperatura medida) es mayor que la temperatura ambiente, el capilar y el elemento de medición están llenos de líquido (clase 1A), siendo necesario corregir la indicación en la diferencia de alturas entre el tubo y el elemento de medición.

Si la temperatura medida es más baja que la del ambiente, el sistema se llena de vapor (clase 2B)

Si la temperatura medida opera a una temperatura superior e inferior a la temperatura ambiente (clase 2C), se utiliza un bulbo grande como para operar en clase 2A y 2B. Es importante mencionar que en este sistema la temperatura medida no debe cruzar la temperatura ambiente.

La clase 2D trabaja con la temperatura de medición superior, igual e inferior a la del medio ambiente, empleando otro liquido no volátil para trasmitir la presión del vapor.

Clase 3: sistemas llenos con gas

En estos termómetros, al subir la temperatura, la presión del gas aumenta proporcionalmente y por lo tanto estos termómetros tienen escalas lineales. Algunas de sus características es que se llenan con gases inertes como el Nitrógeno y Helio y

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