Termometría

Química. Laboratorio. Energía cinética molecular media. Temperatura. Termómetro de mercurio. Escalas. Tipos

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Termometría

La temperatura de un cuerpo mide la energía cinética molecular media.

Es, además, la causa de los cambios de calor que tienen lugar entre los cuerpos, pero para poder medirla no podemos confiar en nuestro sentido del tacto, pues la información que nos proporcionaría, seria errónea. Es por ellos que fueron “creados” distintos instrumentos que miden la temperatura con mayor exactitud. Estos elementos de medición están constituidos con elementos que por sus cambios de volumen indican la variación de temperatura, los cuales son llamados sustancias termométricas o termoscopios.

Uno de los instrumentos que usamos con cotidianeidad para tomar la temperatura, son los termómetros.

Para construir, además, la “escala” de temperaturas que traduzcan en números las variaciones relativas de volumen y temperatura, se ha partido de una base, y es que existen ciertos fenómenos que presentan la propiedad de conservar la temperatura constante, durante el tiempo que se realizan. Estos fenómenos son los cambios de estado físico de muchos cuerpos realizados a presión constante. Durante la fusión de muchos sólidos a presión constante, la temperatura no cambia.

Termómetro de mercurio

Constituido por un tubo capilar que tiene un ensanchamiento en uno de sus extremos, llamado bulbo, y está cerrado en el lado opuesto.

El tubo está totalmente desprovisto de aire, y en el bulbo hay cierta cantidad de Hg. La altura de la columna mercurial dependerá de las temperaturas a las que se someta el mercurio, pues ella es directamente proporcional a su volumen. Para hacer visibles estas variaciones de volumen es necesario que el diámetro del termómetro sea pequeño.

Puntos Fijos

Los puntos fijos fueron establecidos con el fin de que los parámetros que se utilicen para medir la temperatura sean iguales para todos. Las temperaturas elegidas fueron dos: “hielo en fusión” y “vapores de agua en ebullición”.

Para poder marcar estos puntos en un termómetro, se lo introduce primero en hielo fundente (hielo proveniente de agua destilada) y se marca en el tubo un trazo junto al nivel alcanzado por el mercurio, y luego se lo introduce en un recipiente donde el mercurio está totalmente sumergido en los vapores de agua en ebullición, y se marcará un trazo nuevo, junto al nivel alcanzado ahora.

No se introduce el termómetro dentro del agua, porque se ha comprobado que su temperatura depende del recipiente que lo contiene. Si la presión atmosférica no fuera de 760 Mm. de Hg., habría que efectuar la reducción correspondiente.

Otras sustancias termométricas

El mercurio solo se puede utilizar si las mediciones a realizar están entre el punto de solidificación y ebullición del mismo. Sin embargo, podemos agregar Nitrógeno comprimido al tubo capilar, pues la presión de este eleva el punto de ebullición, por lo cual es posible utilizar el termómetro de mercurio para medir temperaturas mucho mayores.

El toluol por otra parte es muy apropiado para medir temperaturas bajas.

Pero en todo esto, tenemos un inconveniente, pues en la definición dada de la temperatura influye la sustancia termométrica que se utilice. Por otra parte, es posible establecer una escala de temperatura absoluta, como lo es la escala Kelvin. Es así como se sabe que los gases son las sustancias que más se dilatan en forma más regular, lo que indica que las temperaturas de un termómetro de gas difieren poco de la escala absoluta Kelvin.

Escalas termométricas

La escala Celsius tiene como puntos fijos 0ºC y 100ºC (cambios del estado de agua)

Un grado centígrado es “ la variación de temperatura que produce una variación de volumen, igual a un centésimo del aumento aparente del volumen del mercurio contenido en un recipiente de vidrio cuando se lo lleva del punto fijo de fusión del hielo, al de evaporación del agua a presión normal”.

La escala de Fahrenheit tiene sus puntos fijos en 32º y 212º con 180 divisiones intermedias, donde los 100º corresponden a la temperatura del cuerpo humano.

Causas de error - Cambio de posición del cero

Gradado un termómetro recién construido el cero es distinto al que se encuentra un tiempo después. El depósito de mercurio disminuye, por consiguiente el cero va ascendiendo a lo largo de la escala hasta que el vidrio llega a un estado definitivo. A tiempo ordinariamente dicho estacionamiento exige hasta tres años. Esto ocurre porque el vidrio al calentarse sufre un cambio molecular, que necesita varias horas para desaparecer.

Existe otra circunstancia que debe tenerse en cuenta. La graduación supone que el instrumento se encuentra introducido totalmente en el recinto cuya temperatura se quiere determinar; pero en muchas experiencias, parte de la columna está afuera y a temperatura mas baja, con lo que el grado señalado es inferior al real.

Esta causa de error es difícil de corregir exactamente. Lo mejor es disponer las experiencias, de esta manera que esta causa de error no exista o sea muy pequeña. Si no es posible, se trata.

Calibrado del termómetro

No siempre el capilar es completamente cilíndrico y de igual diámetro, correspondiendo un volumen idéntico para cada grado. Por eso conviene calibra el tubo.

Para ello procedemos de la siguiente manera: Se separa de la columna total de Hg. Columnas de longitud determina ay se las hace correr a lo largo del tubo, midiendo el número de grados y fracción que en cada posición ocupan.

En ciertos casos los termómetros son acompañados de una tabla que indica las correcciones que deben efectuarse referentes a esta causa de error.

Sensibilidad de los termómetros

Son llamados termómetros sensibles no solo a los que acusan bien variaciones muy pequeñas de temperatura (esto se logra con depósito de mucha cabida y tubo delgado), sino, también a aquellos que son rápidos en acusarlas, o sea, que necesitan de poco tiempo para ponerse en equilibrio térmico con el cuerpo con que se ponen en contacto (es favorecida por una pequeña capacidad del depósito). Estas dos condiciones se armonizan haciendo un depósito pequeño y el tubo sumamente capilar y de sección elíptica, para hacer más visible el líquido de la columna.

Termómetros especiales

Los termómetros muy sensibles, en los que la división correspondiente a un grado tiene mucha longitud, resultarían instrumentos de tamaño exagerado y poco manejables (si fuesen de 0ºC a 100ºC). Es por ello que existen distintas clases de termómetros, depende para la ocasión, de esta manera, solo incluiremos los grados que nos interesan de él.

Termómetros metastáticos (de Beckmann)

Son muy sensibles y por tanto de tubo termometrito muy fino. Su longitud abarca cuatro o cinco grados de diferencia de temperatura, y en lugar de tener una colección de instrumentos, solo posee uno, que suple a todos los demás, pues en el depósito se puede poner más o menos cantidad de mercurio.

Termómetros de máxima y mínima

Se utilizan en Meteorología. Llamados de esta manera porque conservan la indicación de la temperatura más alta y más baja registrada durante cierto espacio de tiempo. El modelo más usual consiste en un termómetro de alcohol cuya columna está separada en dos partes por una de mercurio.

Termómetros clínicos

De tamaño pequeño y bastante sensibilidad, estos termómetros comprenden en su escala el intervalo entre los 35ºC y 43ºC, divididos en décimas que tienen por objeto determinar la temperatura del cuerpo humano y de los animales.

Basta tenerlos unos pocos minutos en contacto con determinadas regiones del cuerpo, y al retirarlos, luego, conservan el mercurio de la columna en el punto a que halla llegado.

Termómetros registradores o termógrafos

Estos termómetros se utilizan para medir temperaturas durante un lapso mayor o menor de tiempo, registrados sobre una escala milimétrica.

El método más utilizado es el de Richards, en el cual el órgano termométrico es un tubo lleno de alcohol, ligeramente encorvado y sujeto por unos de sus extremos a un soporte, el extremo libre se une mediante un sistema de palancas.

Termómetro de Gases

El índice del estado térmico empleado en él es la variación de la presión de un gas mantenido a volumen constante.