Termometría: Fundamentos y Aplicaciones en la Medición de Temperatura

Termometría

La termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas. Para ello, se utiliza el termómetro.

Termómetro

Consiste en una columna de masa líquida (alcohol o mercurio) que se expande dentro de un tubo de vidrio cuando es calentado.

Escalas de Temperatura

Las escalas más comunes son: Centígrados, Fahrenheit, Kelvin y Rankine.

Temperatura y Procesos Fisiológicos

Los procesos fisiológicos en los organismos vegetales, como la respiración, fotosíntesis, asimilación y transpiración, transcurren a determinadas temperaturas. Los valores óptimos y extremos (máxima y mínimas) de las temperaturas son diferentes para las plantas de distintas especies.

Procesos Físicos en la Medida de Temperatura

La medición de la temperatura se basa en diversos procesos físicos, entre ellos:

• Dilatación de un líquido encerrado en un tubo de vidrio.
• Dilatación de un líquido dentro de una envoltura metálica, provocando un aumento de presión.
• Desarrollo de una fuerza electromotriz entre las soldaduras de un circuito formado por dos metales diferentes (termómetro de termopar).
• Cambio de curvatura en una banda de metal compuesta por dos láminas metálicas con diferente coeficiente de dilatación, soldadas en toda su longitud (termómetro de lámina bimetálica).
• Variación de resistencia eléctrica de un hilo de platino.
• Variación de resistencia de una mezcla especial de sustancias químicas (termómetro de termistancias).

Unidades de Temperatura

• La temperatura termodinámica (Θ), con sus unidades en Kelvin (K), es la temperatura básica.
• La escala Celsius (t) se utiliza para la mayoría de los fines meteorológicos.
• Las escalas de temperaturas comúnmente utilizadas son Celsius, Fahrenheit y Kelvin.

Medición de Temperatura en Meteorología

En meteorología, se mide la temperatura de:

• El aire cerca de la superficie.
• El suelo a distintas profundidades.
• La superficie del mar y de los lagos.
• La atmósfera superior.

Medida de la Temperatura del Suelo

• Las profundidades normalizadas son: 5, 10, 20, 50 y 100 cm de profundidad.
• Cuando el terreno está cubierto con nieve, es necesario medir la temperatura en la capa de nieve.
• Se debe anotar el tipo de suelo, cubierta vegetal, dirección y pendiente general del terreno, además de las características físicas del suelo como densidad, conductividad térmica, contenido de humedad, estructura y nivel freático.

Termómetros para Medir la Temperatura del Suelo

• Termómetros de mercurio con varillas dobladas en ángulo recto.
• El depósito de mercurio se introduce en el terreno hasta la profundidad deseada. La temperatura se lee sin extraer el termómetro.
• Para profundidades mayores a 20 cm, se recomienda utilizar termómetros suspendidos dentro de un tubo de metal o plástico.
• En lugares con nieve, el extremo exterior de los tubos deberá considerar la altura que regularmente alcanza la nieve.
• También pueden utilizarse instrumentos como los tele-termógrafos (mecánicos o eléctricos) para registrar la temperatura del suelo a distancias de varios metros.

Lectura de los Termómetros

• Debe hacerse en el menor tiempo posible para evitar cambios de temperatura debidos a la presencia del observador.
• La altura del ojo del observador deberá estar en línea recta y frente al menisco.

Termógrafos Mecánicos

Termógrafo Bimetálico

En este instrumento, el movimiento de una plumilla registradora está controlado por el cambio de la curvatura de una tira bimetálica.

Termómetros Eléctricos

Tienen la capacidad de dar una señal de salida adecuada para ser utilizados en lecturas a distancia, registrar, almacenar o transmitir datos de temperatura. Los sensores más utilizados son elementos de resistencia eléctrica, termistores y termopares.

Termómetros de Resistencia Eléctrica

Para medir la temperatura, se utiliza la medida de la resistencia eléctrica de un material cuya resistencia varía con la temperatura de una manera conocida.

Requisitos de un Termómetro de Resistencia

• No debe cambiar sus propiedades físicas y químicas en el rango de la medida.
• La resistencia debe cambiar uniformemente al cambiar la temperatura. La humedad, corrosión física, no deberán alterar sensiblemente su resistencia.
• Su resistividad no deberá cambiar con el tiempo (mínimo 2 años).
• Su resistividad y su coeficiente térmico de resistividad deberán ser adecuadamente grandes para que sean eficaces en un circuito de medida.

Resistencias de Termistores

Es un semiconductor que tiene un coeficiente de resistencia térmico relativamente grande.