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TEMPERATURA, Historia: de medición y sensores de temperatura, Factores de…
TEMPERATURA
Escalas de Temperatura
Escala Celsius o centigrados (ºC)
Escala Fahrenheit (°F)
Escala Kelvin (K)
Escala Rankine (ºR)
Definición de Temperatura y del Termómetro
La temperatura es una magnitud escalar que mide la cantidad de energía térmica que tiene un cuerpo. En el caso de los gases su valor es proporcional a la energía cinética media de las moléculas
El termómetro es un instrumento que sirve para medir la temperatura de alimentos, líquidos o gases con ayuda de una propiedad termométrica.
Tipos de termómetros
Pirómetros
Termómetro de gas
Termómetro de lámica bimetálica
Termometro digitales
Termómetro de mercurio
Termómetro clínico
Fórmulas para la transformación de temperaturas en las diferentes escalas
Convertir de Kelvin (K) a Centígrados (ºC)
°C = K – 273.15
Convertir de Centígrados (ºC) a Kelvin (K)
K = °C + 273.15
Convertir de Fahrenheit (ºF) a Centígrados (ºC)
°C = 5/9 ( °F – 32)
Convertir de Centígrados (ºC) a Fahrenheit (ºF)
°F = ( 9/5 °C ) + 32
Convertir de Fahrenheit (ºF) a Kelvin (K)
K = 5/9 ( °F + 459.67 )
Convertir de Kelvin (K) a Fahrenheit (ºF)
°F = ( 9/5 K ) – 459.67
Convertir de Kelvin (K) a Rankine (°R)
°R = 9/5 K
Convertir de Rankine (°R) a Kelvin (K)
K = 5/9 °R
Convertir de Centígrados (°C) a Rankine (°R)
°R = 9/5 ( °C + 273.15 )
Convertir de Rankine (°R) a Centígrados (°C)
°C = 5/9 ( °R – 491.67 )
Convertir de Fahrenheit (ºF) a Rankine (°R)
°R = °F + 459.67
Convertir de Rankine (°R) a Fahrenheit (ºF)
°F = °R – 459.67
Ejemplos de conversión de unidades
Conversión de Celsius a Fahrenheit:
Conversión de Fahrenheit a Celsius:
Conversión de Celsius a Kelvin y viceversa:
Conversión de Fahrenheit a Rankine y viceversa:
Historia: de medición y sensores de temperatura
Efectos Termoeléctricos
A principios del siglo XIX, se descubre que los metales distintos entre sí con relación a la resistencia y conductividad podrían servir para la medición de temperatura.
En 1821,
Thomas Johann Seebeck
descubrió que se creaba el voltaje cuando las extremidades de metales distintos eran unidas y puestas a temperaturas diferentes.
Humphrey Davey
demostró cómo la resistividad eléctrica de un metal está relacionada con su temperatura.
Posteriormente,
Becquerel
propuso el uso de un termopar platino-platino para la medición de la temperatura, pero el equipo lo crea
Leopoldo Nobili
en 1829.
En 1932
C.H. Meyers
midió la resistencia eléctrica de un pedazo de hilo de platino, pues el RTD es considerado el tipo más preciso de sensor de temperatura, aunque este hilo resulta frágil e inadecuados para aplicaciones industriales.
Peltier
descubrió que el efecto termopar puede funcionar en el sentido contrario, y de esta forma, puede ser usado para enfriar.
Desafío de la Medición de Temperatura
Ole Roemer
notó la necesidad de dos puntos fijos que permita la interpolación entre ellos, por lo que eligió el punto de congelación de
Hooke
y el punto de hervor del agua
Durante el siglo XIX,
Gay-Lussac
y otros científicos que investigaban el efecto de la temperatura en un gas a una presión constante, notaron que el volumen crece en una fracción de 1/267 por grado Celsius (posteriormente modificándose a 1/273,15).
Así nace el concepto de cero absoluto a -273,15°C.
En 1664,
Robert Hooke
propuso que el punto de congelación del agua se usara como el punto cero, con las temperaturas siendo medidas a partir de ese punto.
Irradiación Térmica
En 1800
William Herschel
reconoce que la luz oscura o infrarroja causaba un calentamiento. Junto con
Melloni
, encuentran una manera de detectar esa energía irradiada conectando termopares en serie, formando una termopila.
En 1878,
Samuel Langley
inventa el bolómetro como equipo de medición de la temperatura, el cual consta de dos placas de platino, una de las cuales era ennegrecida, en una disposición de puente de Wheatstone.
El calentamiento por radiación infrarroja causaba una modificación mensurable en la resistencia
Expansión: Líquidos y Bimetales
Alrededor de 1592 ,
Galileo
construyó un equipo que medía cambios de temperatura; usaba la contracción del aire en un recipiente para mover una columna de agua, y la altura de la columna era usada para indicar la intensidad del enfriamiento. Este aparato era fuertemente afectado por la presión de aire.
https://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro_de_Galileo
En 1612,
Santorio Santorio
, selló un líquido dentro de un tubo de vidrio y observó que el líquido se movía hacia arriba mientras se expandía. Una escala en el tubo facilitaba la visualización de los cambios, pero el sistema no tenía unidades de temperatura precisas, esto sentó las bases para el termómetro actual.
https://historia.nationalgeographic.com.es/a/1611-santorio-inventa-termometro-clinico_12257
Roemer, y Daniel Gabriel Fahrenheit
, fabricaban termómetros usando como líquido alcohol y mercurio, puesto que el mercurio tiene una respuesta muy lineal a los cambios de temperatura en un gran intervalo, pero resulta tóxico.
https://es.omega.com/technical-learning/historia-del-sensor-de-temperatura.html
A finales del siglo XIX se inventa el sensor de temperatura bimetálico, el cual utiliza la diferencia en la expansión de dos placas de metal unidas. La precisión es baja, más o menos 2 grados.
https://spanish.alibaba.com/product-detail/bimetal-thermometer-temperature-sensor-60749652943.html
No hay información sobre si los antiguos griegos o chinos tenían formas de medir temperatura
Hasta donde se conoce, la historia de los sensores de temperatura inicia durante el Renacimiento.
Historia de las Escalas de Temperatura
Al hacer termómetros,
Fahrenheit
notó que necesitaba una escala de temperatura por lo que fijó el punto de congelación del agua salada a 30 grados y su punto de hervor 180 grados arriba.
Posteriormente decidió usar agua pura, que se congela a una temperatura levemente mayor, llegándose a la congelación a 32°F y al hervor a 212°F.
Anders Celsius
propuso la escala de 0 a 100.
William Thomson (Lord Kelvin)
propuso el uso del cero absoluto como punto de inicio del sistema de Celsius.
Esto ocasionó la escala de temperatura Kelvin, usada actualmente en el ambiente científico.
Actualmente las escalas de medición de temperatura están definidas en un documento titulado
Escala Internacional de Temperatura 90 (ITS-90)
Factores de conversión que se utilizan en el cambio de unidades
Grados Celcius (°C)
A
Grados Kelvin (K)
k-273.15
Grados Rankine (°R, °Ra)
(°Ra-491.67)/1.8
Grados Fahrenheit (°F)
(°F-32)/1.8
Grados Réaumur (°Ré, °Re)
°Re/0.8
Grados Fahrenheit (°F)
A
Grados Celcius (°C)
°C*1.8+32
Grados Réaumur (°Ré, °Re)
°Re*9/4+32
Grados Kelvin (K)
K*1.8-459.67
Grados Rankine (°R, °Ra)
°Ra-459.67
Grados Kelvin (K)
A
Grados Rankine (°R, °Ra)
°Ra/1.8
Grados Fahrenheit (°F)
(°F+459.67)/1.8
Grados Celcius (°C)
°C+273.15
Grados Réaumur (°Ré, °Re)
°Re*1.25+273.15
Grados Rankine (°R, °Ra)
A
Grados Kelvin (K)
k*1.8
Grados Celcius (°C)
(°C+273.15)*1.8
Grados Fahrenheit (°F)
°F+459.67
Grados Réaumur (°Ré, °Re)
°Re*9/4+491.67
Grados Réaumur (°Ré, °Re)
A
Grados Celcius (°C)
°C*0.8
Grados Rankine (°R, °Ra)
(°Ra-491.67)*4/9
Grados Kelvin (K)
(K-273.15)*0.8
Grados Fahrenheit (°F)
(°F-32)*4/9
