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TEMPERATURA - Coggle Diagram
TEMPERATURA
Escalas de temperatura
Fahrenheit
Esta escala divide la diferencia entre los puntos de fusión y de ebullición del agua en 180 intervalos iguales.
Las temperaturas en la escala Fahrenheit son conocidas como grados Fahrenheit (ºF).
Grados Kelvin
Las temperaturas en esta escala son llamadas Kelvins (K).
Prolonga la escala Celsius hasta el cero absoluto, una temperatura hipotética caracterizada por una ausencia completa de energía calórica.
Celsius
Esta escala divide el rango entre las temperaturas de congelación y de ebullición del agua en 100 partes iguales.
Las temperaturas en la escala Celsius son conocidas como grados Celsius (ºC).
Definición
Es una magnitud termodinámica escalar que mide la cantidad de energía térmica que tiene un cuerpo con relación a otro. En el caso de los gases su valor es proporcional a la energía cinética media de las moléculas (T=k⋅<Ec>). Es una magnitud macroscópica por lo cual es estadístico porque se habla de la temperatura de un conjunto de moléculas o átomos y no solo de una de ella.
En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido.
Termómetro
El termómetro (del idioma griego, termo el cuál significa "caliente" y metro, "medir" Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma cuantitativa. Su presentación más común es de vidrio, el cual contiene un tubo interior con mercurio, que se expande o dilata debidos a los
Importancia
Su invento se acredita al físico e ingeniero italiano Galileo Galilei al experimentar en 1592 con un vaso de vidrio. La temperatura cambiante en dicho vaso ocasionó que cambiara el nivel del líquido añadido anteriormente de forma parcial.
Medir la temperatura es importante para la fabricación, la elaboración de alimentos, la investigación científica y la práctica médica. Las unidades de medida más comunes en estos aparatos son los grados Celsius, Fahrenheit y Kelvin.
Funcionamiento
Para determinar la temperatura, el termómetro cuenta con una escala graduada que la relaciona con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo.
Lo que se utiliza, para medir la temperatura, es el mercurio. Y esto se debe, a que el mercurio es una sustancia, que con el calor, no sólo se dilata, sino que cuando llega a la temperatura promedio, permanece estable por bastante tiempo.
El dispositivo tiene un extremo sensible, donde se encuentran los sensores (en el caso de un termómetro digital) o la sustancia dilatable (en el caso de los termómetros de mercurio o de alcohol), y que debe ser introducido en el cuerpo o la sustancia cuya temperatura desea medirse.
Tras esperar algunos minutos, el calor del cuerpo o la sustancia hará ascender el mercurio o el alcohol hasta un punto equivalente, en la escala registrada en el aparato, al grado de calor medido.
Tipos de Termómetro
Termómetro de vidrio y dial
Termómetro de resistencia
Termopar
Pirómetro
Dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 ºC hasta 4000 grados Celsius
Dispositivo utilizado para medir temperaturas basado en la fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de 2 metales distintos
Está formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje (efecto Seebeck) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" y el otro denominado "punto frío
Consiste en un alambre de platino cuya resistencia eléctrica cambia cuando cambia la temperatura. Los termómetros de resistencia se suministran con 1, 2 y a veces con 3 resistencias de medición. La zona de medición está aislada
Es un tubo de vidrio sellado que contiene un líquido, generalmente mercurio o alcohol, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme.
Ejemplos de conversión
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Fórmulas para transformación de la temperatura en las diferentes escalas
Celcius a Kelvin
Kelvin a Celcius
Celcius a Fahrenheit
Kelvin a Fahrenheit
Fahrenheit a Celcius
Fahrenheit a Kelvin
Rankine a Fahrenheit
Fahrenheit a Rankine
Rankine a Kelvin
Rankine a Celcius
Celcius a Rankine
Celcius a Réaumur
Kelvin a Rankine
Fahrenheit a Réaumur
Factores de conversión que se utilizan en el cambio de unidades
Celcius a Kelvin
ºK = ºC + 273
Fahrenheit a Kelvin
ºK=(ºF+ 459) / 1.8
Fahrenheit a Celcius
ºC = (ºF-32)/1.8
Fahrenheit a Rankine
ºRa = ºF +459
Réaumur a Kelvin
ºK = ºRe x 1.25 + 273
Fahrenheit a Réaumur
ºRe= (ºF - 32) x 4/9
Rankine a Rankin
ºK = ºRa / 1.8
Celcius a Rankine
ºRa = (ºC + 273) x 1.8
Celcius a Réaumur
ºRe = ºC x 0.8
Réaumur a Rankine
ºRa = ºRe x 9/4 + 491
HISTORIA DE LA MEDICION DE TEMPERATURA Y SENSORES
MEDICIÓN
El primer termómetro se atribuye a Galileo que diseñó uno en 1592 con un bulbo de vidrio del tamaño de un puño y abierto a la atmósfera a través de un tubo delgado.
Para evaluar la temperatura ambiente, calentaba con la mano el bulbo e introducía parte del tubo (boca abajo) en un recipiente con agua coloreada. El aire circundante, más frío que la mano, enfriaba el aire encerrado en el bulbo y el agua coloreada ascendía por el tubo.
La distancia entre el nivel del líquido en el tubo y en el recipiente se relacionaba con la diferencia entre la temperatura del cuerpo humano y la del aire.
Si se enfriaba la habitación el aire se contraía y el nivel del agua ascendía en el tubo. Si se calentaba el aire en el tubo, se dilataba y empujaba el agua hacia abajo
La distancia entre el nivel del líquido en el tubo y en el recipiente se relacionaba con la diferencia entre la temperatura del cuerpo humano y la del aire.
Si se enfriaba la habitación el aire se contraía y el nivel del agua ascendía en el tubo. Si se calentaba el aire en el tubo, se dilataba y empujaba el agua hacia abajo
En 1641, el Duque de Toscana, construye el termómetro de bulbo de alcohol con capilar sellado, como los que usamos actualmente.
Los termómetros tuvieron sus primeras aplicaciones prácticas en Meteorología, en Agricultura (estudio de la incubación de huevos), en Medicina (fiebres), etc., pero las escalas eran arbitrarias
En 1717 Fahrenheit, un germano-holandés fabricante de instrumentos técnicos, construyó e introdujo el termómetro de mercurio con bulbo (usado todavía hoy) y tomó como puntos fijos:
El de congelación de una disolución saturada de sal común en agua, que es la temperatura más baja que se podía obtener en un laboratorio, mezclando hielo o nieve y sal.
y la temperatura del cuerpo humano
En 1740, Celsius, científico sueco de Upsala, propuso los puntos de fusión y ebullición del agua al nivel del mar (P=1 atm) como puntos fijos y una división de la escala en 100 partes (grados).
Esta escala, que se llamó centígrada por contraposición a la mayoría de las demás graduaciones, que eran de 60 grados según la tradición astronómica
El termómetro como lo conocemos a día de hoy fue inventado en 1612 por Santorio Santorio en Italia. Santorio selló un líquido dentro de un tubo de vidrio, 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.
SENSORES
El sensor de temperatura bimetálico fue inventado al final del siglo XIX. Este sensor utiliza la diferencia en la expansión de dos placas de metal unidas. Los cambios de temperatura crean una curva que puede ser usada para activar un termostato o un medidor similar a los que se usan en parrillas a gas. La precisión es baja, más o menos 2 grados, pero estos sensores de temperatura son baratos, y por lo tanto tienen muchas aplicaciones.
En 1821, Thomas Johann Seebeck descubrió que se creaba un el voltaje cuando las extremidades de metales distintos eran unidas y puestas a temperaturas diferentes. Peltier descubrió que este efecto termopar puede funcionar en el sentido contrario, y de esta forma, puede ser usado para enfriar.
Humphrey Davey demostró cómo la resistividad eléctrica de un metal está relacionada con su temperatura. Cinco años después, Becquerel propuso el uso de un termopar platino-platino para la medición de la temperatura, pero fue sólo en 1829 que Leopoldo Nobili creó efectivamente el equipo.
El platino también es usado en el detector de temperatura de resistencia (RTD, en la sigla en inglés) inventado en 1932 por C.H. Meyers. Meyers midió la resistencia eléctrica de un pedazo de hilo de platino. En general, el RTD es considerado el tipo más preciso de sensor de temperatura.
Los metales muy calientes y fundidos brillan, emitiendo calor y luz visible. Irradian calor a bajas temperaturas también, pero con longitud de onda mayor. El astrónomo inglés William Herschel fue el primero en reconocer, alrededor de 1800, que esa luz oscura o infrarroja causaba un calentamiento.
Después, en 1878, surgió el bolómetro como equipo de medición de la temperatura. Inventado por el estadounidense Samuel Langley, el bolómetro 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.
