Medición de temperatura

La medición de temperatura (también conocida como termometría ) describe el proceso de medir una temperatura actual para su evaluación inmediata o posterior. Los conjuntos de datos que consisten en mediciones estandarizadas repetidas se pueden utilizar para evaluar las tendencias de temperatura.

Los intentos de medición de temperatura estandarizada antes del siglo XVII fueron rudimentarios en el mejor de los casos. Por ejemplo, en 170 d. C., el médico Claudio Galeno ^{[1] : 18} mezcló porciones iguales de hielo y agua hirviendo para crear un estándar de temperatura "neutral". El campo científico moderno tiene sus orígenes en los trabajos de los científicos florentinos en el siglo XVII, incluido Galileo, que construyó dispositivos capaces de medir el cambio relativo de temperatura, pero sujetos también a confusión con los cambios de presión atmosférica. Estos primeros dispositivos se llamaron termoscopios . El primer termómetro sellado fue construido en 1654 por el Gran Duque de Toscana, Fernando II . ^{[1] : 19} El desarrollo de los termómetros y escalas de temperatura actuales comenzó a principios del siglo XVIII, cuando Daniel Gabriel Fahrenheit produjo un termómetro y una escala de mercurio , ambos desarrollados por Ole Christensen Rømer . La escala de Fahrenheit todavía se usa, junto con las escalas Celsius y Kelvin .

Se han desarrollado muchos métodos para medir la temperatura. La mayoría de ellos se basan en la medición de alguna propiedad física de un material de trabajo que varía con la temperatura. Uno de los dispositivos más comunes para medir la temperatura es el termómetro de vidrio . Este consiste en un tubo de vidrio lleno de mercurio o algún otro líquido, que actúa como fluido de trabajo. El aumento de temperatura hace que el fluido se expanda, por lo que la temperatura se puede determinar midiendo el volumen del fluido. Estos termómetros suelen estar calibrados de modo que se pueda leer la temperatura simplemente observando el nivel del fluido en el termómetro. Otro tipo de termómetro que no se utiliza mucho en la práctica, pero que es importante desde un punto de vista teórico, es el termómetro de gas .

Otros dispositivos importantes para medir la temperatura incluyen:

• Termopares
• Termistores
• Detector de temperatura de resistencia (RTD)
• Pirómetro
• Sondas Langmuir (para la temperatura de los electrones de un plasma )
• Termómetro infrarrojo
• Otros termómetros

Al medir la temperatura, hay que tener cuidado de asegurarse de que el instrumento de medición (termómetro, termopar, etc.) esté realmente a la misma temperatura que el material que se está midiendo. En determinadas condiciones, el calor del instrumento de medición puede provocar un gradiente de temperatura, por lo que la temperatura medida es diferente de la temperatura real del sistema. En tal caso, la temperatura medida variará no solo con la temperatura del sistema, sino también con las propiedades de transferencia de calor del sistema.

El confort térmico que experimentan los seres humanos, los animales y las plantas no se relaciona únicamente con la temperatura que se muestra en un termómetro de vidrio. Los niveles de humedad relativa en el aire ambiente pueden inducir un enfriamiento más o menos evaporativo. La medición de la temperatura de bulbo húmedo normaliza este efecto de la humedad. La temperatura radiante media también puede afectar al confort térmico. El factor de sensación térmica hace que el clima se sienta más frío en condiciones de viento que en condiciones de calma, aunque un termómetro de vidrio muestre la misma temperatura. El flujo de aire aumenta la tasa de transferencia de calor desde o hacia el cuerpo, lo que resulta en un cambio mayor en la temperatura corporal para la misma temperatura ambiente.

La base teórica de los termómetros es la ley cero de la termodinámica , que postula que si tenemos tres cuerpos, A, B y C, si A y B están a la misma temperatura, y B y C están a la misma temperatura, entonces A y C están a la misma temperatura. B, por supuesto, es el termómetro.

La base práctica de la termometría es la existencia de celdas de punto triple . Los puntos triples son condiciones de presión, volumen y temperatura tales que tres fases están presentes simultáneamente, por ejemplo, sólido, vapor y líquido. Para un solo componente no hay grados de libertad en un punto triple y cualquier cambio en las tres variables da como resultado que una o más de las fases desaparezcan de la celda. Por lo tanto, las celdas de punto triple se pueden utilizar como referencias universales para la temperatura y la presión (véase la regla de fases de Gibbs ).

En determinadas condiciones, es posible medir la temperatura mediante el uso directo de la ley de Planck de la radiación del cuerpo negro . Por ejemplo, la temperatura del fondo cósmico de microondas se ha medido a partir del espectro de fotones observados mediante observaciones satelitales como el WMAP . En el estudio del plasma de quarks y gluones mediante colisiones de iones pesados , los espectros de partículas individuales a veces sirven como termómetro.

Durante las últimas décadas, se han desarrollado muchas técnicas termométricas. Las técnicas termométricas no invasivas más prometedoras y extendidas en un contexto biotecnológico se basan en el análisis de imágenes de resonancia magnética, imágenes de tomografía computarizada y ecotomografía. Estas técnicas permiten monitorear la temperatura dentro de los tejidos sin introducir un elemento sensor. ^[2] En el campo de los flujos reactivos (por ejemplo, combustión, plasmas), se han explotado la fluorescencia inducida por láser (LIF), CARS y la espectroscopia de absorción láser para medir la temperatura dentro de motores, turbinas de gas, tubos de choque, reactores de síntesis ^[3] etc. La capacidad de estas técnicas basadas en la óptica incluye la medición rápida (hasta escalas de tiempo de nanosegundos), a pesar de la capacidad de no perturbar el objeto de la medición (por ejemplo, la llama, los gases calentados por choque).

• B40.200-2008: Termómetros, lectura directa y lectura remota. ^[4]
• PTC 19.3-1974(R2004): Código de prueba de rendimiento para medición de temperatura. ^[5]

La temperatura atmosférica es una medida de la temperatura en diferentes niveles de la atmósfera terrestre . Está regida por muchos factores, entre ellos la radiación solar entrante , la humedad y la altitud . La abreviatura MAAT se utiliza a menudo para la temperatura media anual del aire de una ubicación geográfica.

La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) ha desarrollado dos normas independientes y distintas sobre medición de temperatura, B40.200 y PTC 19.3. B40.200 proporciona pautas para termómetros de líquido en vidrio, de sistema lleno y accionados por bimetal. También proporciona pautas para termopozos . PTC 19.3 proporciona pautas para la medición de temperatura relacionada con los códigos de prueba de rendimiento con especial énfasis en las fuentes básicas de errores de medición y técnicas para abordarlos.

• Cronología de la tecnología de medición de temperatura y presión
• Conversión de escalas de temperatura
• Temperatura del color
• Temperatura de Planck
• Registrador de datos de temperatura

• Callendar, Hugh Longbourne (1911). "Termoelectricidad"  . Encyclopædia Britannica . Vol. 26 (11.ª ed.). Págs. 814–821.Otro estudio contemporáneo de material relacionado.
• Callendar, Hugh Longbourne (1911). "Termometría"  . Encyclopædia Britannica . Vol. 26 (11.ª ed.). Págs. 821–836.Un estudio contemporáneo detallado de la teoría termométrica y el diseño de termómetros.
• Comparación de diferentes tecnologías de medición Agilent Technologies, Inc. "Medidas prácticas de temperatura" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2017-11-16 . Consultado el 2018-11-19 . [Exploramos] las técnicas de monitorización de temperatura más comunes y presentamos procedimientos para mejorar su precisión.