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¡Hola querida comunidad de hive! 😉
En la publicación anterior estuvimos aprendiendo un poco sobre conceptos muy generales acerca de temperatura, contacto físico y equilibrio térmico. El día de hoy conoceremos un poco sobre los termómetros y las escalas de temperatura.
In the previous publication we were learning a little about very general concepts about temperature, physical contact and thermal equilibrium. Today we will learn a little about thermometers and temperature scales.
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Básicamente un termómetro es un aparato que se utiliza para realizar la medición de la temperatura de un sistema. Todos los termómetros trabajan basados en que alguna propiedad física varía durante la medición y por ende modifica la temperatura. Serway y Jewett (2005) establecen que dichas propiedades son: “el volumen de un líquido, las dimensiones de un sólido, la presión de un gas a volumen constante, el volumen de un gas a presión constante, la resistencia eléctrica de un conductor y el color de un objeto“. Partiendo de cualquiera de estas propiedades se puede establecer la escala de temperatura.
Ahora bien, un termómetro convencional de uso diario está constituido por una masa de líquido, por lo general esos líquidos son mercurio o alcohol. ¿Por qué estos líquidos? Resulta que estos líquidos tienen la facultad de dilatarse en un tubo de vidrio cuando están en presencia de un aumento de temperatura. Quiere decir que la propiedad que cambia es el volumen de un líquido.
Basically a thermometer is a device used to measure the temperature of a system. All thermometers work on the basis that some physical property varies during the measurement and thus modifies the temperature. Serway and Jewett (2005) state that these properties are: “the volume of a liquid, the dimensions of a solid, the pressure of a gas at constant volume, the volume of a gas at constant pressure, the electrical resistance of a conductor and the color of an object“. From any of these properties the temperature scale can be established.
Now, a conventional thermometer of daily use is constituted by a mass of liquid, usually these liquids are mercury or alcohol. Why these liquids? It turns out that these liquids have the ability to expand in a glass tube when they are in the presence of an increase in temperature. This means that the property that changes is the volume of a liquid.
No obstante, cualquier cambio de temperatura entre los límites del termómetro de puede decir que es proporcional al cambio en longitud de la columna del líquido. Para calibrar el termómetro basta con ponerlo en contacto térmico con ciertos sistemas naturales que permanezcan en temperaturas constantes. Un ejemplo de ello es el agua con hielo, en equilibrio térmico y a presión constante.Dicha mezcla en la escala Celsius de temperatura se define como “que tiene una temperatura de cero grados Celsius, que se escribe como 0°C”; está temperatura se denomina punto de congelación del agua. Otro sistema muy utilizado es la mezcla de agua y vapor en equilibrio térmico a presión atmosférica, esta temperatura es de 100°C y se le conoce como el punto de ebullición del agua.
Cabe destacar, que cuando los niveles de temperatura del termómetro se hayan fijado entre estos dos niveles, la longitud de la columna del líquido entre estos dos puntos, se divide en 100 segmentos (rayitas) iguales, de esta manera se crea la escala Celsius. Por ende, cada segmento o cada rayita se denota como el cambio de temperatura de un grado Celsius.
However, any change in temperature between the limits of the thermometer can be said to be proportional to the change in length of the liquid column. To calibrate the thermometer it is sufficient to bring it into thermal contact with certain natural systems that remain at constant temperatures. An example of this is water with ice, in thermal equilibrium and at constant pressure, such a mixture on the Celsius temperature scale is defined as “having a temperature of zero degrees Celsius, which is written as 0°C”; this temperature is called the freezing point of water. Another widely used system is the mixture of water and steam in thermal equilibrium at atmospheric pressure, this temperature is 100°C and is known as the boiling point of water.
It should be noted that when the temperature levels of the thermometer have been set between these two levels, the length of the liquid column between these two points is divided into 100 equal segments (dashes), thus creating the Celsius scale. Thus, each segment or each dash is denoted as the temperature change of one degree Celsius.
Sin embargo, no todo es perfecto, ya que los termómetros calibrados de esta manera presentan dificultades cuando se necesita obtener mediciones muy precisas. Un ejemplo de ello ocurre con él termómetro de alcohol calibrado en los puntos de congelación y ebullición del agua puede que tenga concordancia con los datos dados por un termómetro de mercurio solo en los puntos de calibración. Pero él alcohol y el mercurio poseen propiedades diferentes de expansión térmica, un termómetro puede indicar una temperatura de 50°C, el otro puede indicar un valor ligeramente diferente. Los márgenes de diferencias entre los termómetros pueden ser más grandes cuando la temperatura a medir está lejos de los puntos de calibración.
Otro aspecto que limita el uso de los termómetros de alcohol y mercurio, es el margen limitado de temperaturas en el que se puede usar. Es decir, un termómetro de mercurio no se puede utilizar para realizar mediciones por debajo del punto de congelación del mercurio, el cual es -39°C; por otra parte, el termómetro de alcohol no sirve para medir temperaturas por encima de 85°C que es el punto de ebullición del alcohol. Para poder darle solución a esto es necesario el uso de un termómetro universal que no dependa de la sustancia que use, por ejemplo un termómetro de gas.
However, not everything is perfect, since thermometers calibrated in this way present difficulties when very precise measurements are needed. An example of this occurs with the alcohol thermometer calibrated at the freezing and boiling points of water may agree with the data given by a mercury thermometer only at the calibration points. But alcohol and mercury have different thermal expansion properties, one thermometer may indicate a temperature of 50°C, the other may indicate a slightly different value. The margins of difference between thermometers can be larger when the temperature to be measured is far from the calibration points.
Another aspect that limits the use of alcohol and mercury thermometers is the limited range of temperatures in which they can be used. That is, a mercury thermometer cannot be used for measurements below the freezing point of mercury, which is -39°C; on the other hand, the alcohol thermometer cannot be used to measure temperatures above 85°C, which is the boiling point of alcohol. In order to solve this problem, it is necessary to use a universal thermometer that does not depend on the substance used, for example a gas thermometer.
Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y deseo ver en los comentarios sus opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico
In closing, I hope that the topic is to the readers' liking and I hope to see in the comments your opinions and significant contributions that will help to broaden the topic and generate a critical and enriching debate for the satisfactory dissemination of scientific knowledge.
Referencias
Serway, R; Jewett J. (2005). Física para Ciencias e Ingeniería. Editorial Thomson: México.
Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.
References
Serway, R; Jewett J. (2005). Physics for Science and Engineering. Editorial Thomson: México.
Zemansky, S. (2009). Physics Volume II. Mexico: Pearson Educación.
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