Un termómetro es un dispositivo que mide la temperatura o el gradiente de temperatura, utilizando una variedad de principios diferentes. Un termómetro tiene dos elementos importantes: el sensor de temperatura en el que ocurre algún cambio físico con la temperatura física, por ejemplo, la bombilla de un termómetro de mercurio y un resorte o algún otro medio para convertir este cambio físico en un valor, por ejemplo, la escala en un termómetro de mercurio.
Hay diferentes tipos de termómetros.
El líquido en el termómetro de vidrio utiliza la variación en el volumen de un líquido en la temperatura. Utilizan el hecho de que la mayoría de los fluidos se expanden al calentar. El fluido está contenido en un bulbo de vidrio sellado, y su expansión se mide utilizando una escala grabada en el vástago del termómetro. Como sabemos que el termómetro no se expande, como propiedad física, utiliza la variación de la longitud del líquido con la temperatura.
Los líquidos comúnmente utilizados en los termómetros de líquido en vidrio son mercurio y alcohol. Según el líquido utilizado, son de dos tipos: termómetros de mercurio en vidrio y termómetros de alcohol en vidrio.
El líquido en termómetro de vidrio consta de dos partes básicas:
Ventajas:
Desventajas:
Estos fueron inventados por un físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit.
Este termómetro consiste en mercurio en un tubo de vidrio. Las marcas calibradas en el tubo permiten que la temperatura sea leída por la longitud del mercurio dentro del tubo. La longitud del mercurio dentro del tubo varía según la temperatura. Para aumentar la sensibilidad, generalmente hay un bulbo de mercurio al final del termómetro que contiene la mayor parte del mercurio; La expansión y contracción de este volumen de mercurio se amplifican en el agujero mucho más estrecho del tubo. El espacio sobre el mercurio puede estar lleno de nitrógeno o puede ser un vacío.
El termómetro de mercurio en vidrio cubre un amplio rango de temperatura de - 38 ° C a 356 ° C, aunque la introducción de un gas en el instrumento puede aumentar el rango a 600 ° C o más.
Ventajas de un termómetro de mercurio en vidrio.
Desventajas de un termómetro de mercurio en vidrio
Como líquido, utiliza alcohol etílico, tolueno y pentano técnico, que puede usarse hasta -200 ° C. Su rango es de -200 ° C a 80 ° C, aunque el rango tiende a ser altamente dependiente del tipo de alcohol utilizado.
Ventaja: su mayor ventaja es que puede medir temperaturas muy bajas.
Desventaja: como el alcohol es transparente, requiere un tinte para hacerlo visible. Los tintes tienden a agregar impurezas que pueden no tener el mismo rango de temperatura que el alcohol. Esto dificulta la lectura, especialmente en los límites de cada líquido. Además, el alcohol moja el vidrio.
El termómetro de resistencia o el detector de temperatura de resistencia (RTD) utiliza la resistencia de un conductor eléctrico para medir la temperatura. La resistencia del conductor varía con el tiempo. Esta propiedad del conductor se utiliza para medir la temperatura. La función principal del RTD es dar un cambio positivo en la resistencia con la temperatura.
El metal tiene un coeficiente de alta temperatura que significa que su temperatura aumenta con el aumento de temperatura. El carbono y el germanio tienen un coeficiente de baja temperatura que muestra que su resistencia es inversamente proporcional a la temperatura.
El termómetro de resistencia utiliza un elemento sensible hecho de metales extremadamente puros como platino, cobre o níquel. La resistencia del metal es directamente proporcional a la temperatura. Sobre todo, el platino se utiliza en un termómetro de resistencia. El platino tiene una alta estabilidad y puede soportar altas temperaturas.
El oro y la plata no se usan para RTD porque tienen una baja resistividad. El tungsteno tiene una alta resistividad, pero es extremadamente quebradizo. El cobre se usa para hacer el elemento RTD porque tiene una baja resistividad y también es menos costoso. La única desventaja del cobre es que tiene una linealidad baja. La temperatura máxima del cobre es de unos 120oC.
El material RTD está hecho de platino, níquel o aleaciones de níquel. Los alambres de níquel se utilizan para un rango de temperatura limitado, pero son bastante no lineales.
Los siguientes son los requisitos del conductor utilizado en las RTD.
La resistividad del material es alta, por lo que el volumen mínimo del conductor se utiliza para la construcción.
El cambio en la resistencia del material con respecto a la temperatura debe ser lo más alto posible.
La resistencia del material depende de la temperatura.
El termómetro de resistencia se coloca dentro del tubo protector para brindar protección contra daños. El elemento resistivo se forma colocando el alambre de platino en la bobina de cerámica. Este elemento de resistencia se coloca dentro del tubo que está hecho de acero inoxidable o acero de cobre.
El cable conductor se utiliza para conectar el elemento de resistencia con el cable externo. El cable aislado está cubierto por el tubo aislado que lo protege contra cortocircuitos. El material cerámico se utiliza como aislante para material de alta temperatura y para fibra o vidrio de baja temperatura.
Los termómetros de resistencia están reemplazando lentamente los termopares en aplicaciones industriales de temperaturas mucho más bajas (por debajo de 600 ° C). Los termómetros de resistencia vienen en varias formas de construcción y ofrecen mayor estabilidad, precisión y repetibilidad. La resistencia tiende a ser casi lineal con la temperatura.
Ventajas
Desventajas:
Los termopares son sensores compuestos de dos metales que generan fuerzas electromotrices (FEM) o voltajes cuando hay diferencias de temperatura entre ellos. La cantidad de voltaje producido depende de estas diferencias. Los termopares funcionan según el principio del efecto Seebeck.
El efecto Seeback fue descubierto por un médico alemán convertido en físico Thomas Johann Seebeck. Encontró que cuando produjo una serie de circuitos formando una unión de dos metales diferentes, con un metal a una temperatura más alta que el otro, pudo generar un voltaje. Cuanto mayor es la diferencia, mayor es el voltaje, y descubrió que los resultados eran independientes de la forma del metal.
Un termopar está compuesto por una unión formada por dos aleaciones metálicas. Una parte de la unión se coloca en una fuente cuya temperatura se va a medir, mientras que el otro extremo se mantiene a una temperatura de referencia constante de acuerdo con la ley cero de la termodinámica. Los termopares más viejos usan baños de hielo como su fuente de temperatura, pero los más modernos usan un sensor de temperatura de estado sólido.
Los termopares son valiosos en ciencia e ingeniería debido a su precisión, rápido tiempo de reacción, pequeño tamaño y capacidad para medir temperaturas extremas. La última habilidad se basa en las combinaciones de metal utilizadas; una combinación de níquel-níquel puede medir de -50 ° C a 1410 ° C, mientras que una combinación de renio-renio puede medir de 0 ° C a 2315 ° C. Las combinaciones más comunes son hierro constante, cobre constante y cromo alumel. Las desventajas de los termopares son que las señales producidas pueden no ser no lineales y, por lo tanto, deben calibrarse con cuidado.
Un termómetro de gas mide la temperatura por la variación en el volumen o la presión de un gas. Los termómetros de gas funcionan mejor a temperaturas muy bajas.
Hay dos tipos principales de termómetro de gas: uno que funciona a volumen constante y el otro a presión constante.
Un pirómetro es un tipo de termómetro que se usa para medir altas temperaturas. Se utiliza para medir la temperatura sin ningún contacto físico. Se utiliza para medir la temperatura corporal mediante la medición de su radiación electromagnética.
Su principio depende de la relación entre la temperatura de un cuerpo caliente y la radiación electromagnética emitida por el cuerpo. Cuando un cuerpo se calienta, emite energía térmica conocida como radiación de calor. Es una técnica para determinar la temperatura corporal mediante la medición de su radiación electromagnética.
Pirómetro óptico: el pirómetro óptico es un dispositivo de medición de temperatura de tipo sin contacto. Funciona según el principio de hacer coincidir el brillo de un objeto con el brillo del filamento que se coloca dentro del pirómetro. El pirómetro óptico se utiliza para medir la temperatura de los hornos, metales fundidos y otros materiales o líquidos sobrecalentados. No es posible medir la temperatura del cuerpo altamente calentado con la ayuda del instrumento de tipo de contacto. Por lo tanto, el pirómetro sin contacto se utiliza para medir su temperatura.
Ventajas de un pirómetro óptico.
Desventajas de un pirómetro óptico
Termómetro clínico | Termómetro de laboratorio |
El termómetro clínico se escala de 35 ° C a 42 ° C o de 94 ° F a 108 ° F. | El termómetro de laboratorio generalmente se escala de -10 ° C a 110 ° C. |
El nivel de mercurio no cae por sí solo, ya que hay un pliegue cerca del foco para evitar la caída del nivel de mercurio. | El nivel de mercurio cae por sí solo ya que no hay pliegues. |
La temperatura se puede leer después de retirar el termómetro de la axila o la boca. | La temperatura se lee mientras se mantiene el termómetro en la fuente de temperatura, por ejemplo, un líquido o cualquier otra cosa. |
Para bajar el nivel de mercurio se dan tirones. | No es necesario dar una sacudida para bajar el nivel de mercurio. |
Se utiliza para tomar la temperatura corporal. | Se usa para tomar la temperatura en el laboratorio . |
