Termometría – Física –

LOS termometria es una parte de la termología que estudia la temperatura y las formas en que se puede medir.

Antes de entrar en la termometría en sí, definiremos los estados de agregación molecular de una sustancia.

Una sustancia puede presentarse en tres estados físicos definidos (sólido, líquido, gas). De hecho, hay autores que consideran la existencia de 3 o 4 estados físicos más que son poco estudiados en la academia. Son ellos; Plasma, condensado de Bose-Einstein y gas fermiónico. Sabiendo esto definiremos los 3 principales estados físicos de una sustancia señalando sus principales «características».

• De Estado sólido: Una sustancia que se encuentra en estado sólido tiene una forma definida, independientemente del recipiente en el que se coloque; Ej: Un hielo en un vaso o en un frasco mantendrá su forma, al mismo tiempo también tiene un volumen invariable. Entre sus moléculas actúan intensas fuerzas cohesivas, justificando su estructura molecular, donde están más cerca unas de otras.
• Estado liquido: En este estado, la sustancia toma una forma según el recipiente en el que se coloca. Como el sólido, el estado líquido tiene un volumen invariable. Sus moléculas son más «libres» en comparación con el estado sólido.
• Estado gaseoso: En estado gaseoso, sus moléculas están completamente separadas entre sí. Su forma y volumen se definen únicamente en relación con el recipiente que lo contiene.

Vea la figura a continuación:

Los tres estados de la materia. Ilustración: snapgalleria / Shutterstock.com [adaptado]

Ahora hablemos especialmente de termometría. El primer concepto importante que debemos destacar es el concepto de temperatura.

La temperatura es una cantidad física escalar que está asociada con la grado de agitación molecular de un sistema. El grado de agitación térmica molecular no se puede medir directamente, por lo que la medición de la temperatura se realiza indirectamente midiendo cantidades físicas que varían con ella, por ejemplo, presión, volumen, etc. Cabe señalar que la sensación térmica es una forma de medición inexacta de la temperatura.

Cuando hablamos del estado físico anterior, nos damos cuenta de que la temperatura del estado sólido, líquido y gas están relacionados de la siguiente manera.

T sólido

Dado que las moléculas de gas están más «agitadas» en relación con otros estados físicos.

Volvamos a las medidas de temperatura. Los termómetros son instrumentos capaces de medir la temperatura de un cuerpo. Hay varios de ellos con los más variados procesos de medición. Un termómetro se compone de una varilla de metal y una bombilla (que contiene la sustancia del termómetro). Los termómetros más comunes son los termómetros clínicos, en los que el mercurio es la sustancia termométrica.

Graduación de un termómetro

La graduación de un termómetro consiste básicamente en determinar el llamado puntos fijos Los puntos fijos sirven como referencia para medir todos los demás valores de temperatura. Esta graduación se realiza a partir de una sustancia pura, en este caso agua a una presión de 1 atm (atmósfera). El primer punto fijo se obtiene sumergiendo el termómetro en un recipiente que contiene hielo derretido. El segundo punto fijo se determina sumergiendo el termómetro en un recipiente que contiene agua hirviendo.

• 1er punto fijo = punto de fusión del hielo (corresponde a 0 ºC a 1 atm)
• 2do punto fijo = punto de ebullición del agua (corresponde a 100 ºC a 1 atm)

Recordando que la presión varía proporcionalmente a la temperatura, solo podemos decir que el agua pura se satura (vaporiza) a 100ºC a una presión dada correspondiente a 1 atm.

Una vez definidos los puntos fijos del agua en la escala Celsius, destacamos 2 importantes escalas de temperatura; Fahrenheit y Kelvin.

Escala Fahrenheit (utilizada en países de habla inglesa)

• 1er punto fijo: 32
• 2do punto fijo: 212

Escala Kelvin (es la escala de temperatura SI)

• 1er punto fijo: 273
• 2do Punto fijo: 373

A partir de los valores respectivos de los puntos fijos de cada escala, podemos relacionar estas escalas para obtener una ecuación que convierta una temperatura en una escala dada a otra escala. Vamos a ver:

Escalas termométricas: Kelvin, Fahrenheit y Celsius. Ilustración: Designua / Shutterstock.com

Por interpolación obtenemos la ecuación

C / 5 = F-32/9 = K-273/5

Cabe señalar que el cero absoluto es un valor teórico obtenido experimentalmente que indica la “parálisis / muerte de la materia” cuyo valor es 0K.

Referencias bibliográficas:
Concursos de folletos beta
Un sistema educativo: Wilson Carron y Osvaldo Guimarães
Volumen único de física básica – Nicolau y Toledo