¿Cómo mide el termómetro la temperatura del aire?

¿Hace mucho calor afuera? ¿Hará mucho frío esta noche? Un termómetro, un instrumento utilizado para medir la temperatura del aire, nos lo dice fácilmente, pero la forma en que nos lo dice es otra cuestión completamente distinta.

Para entender cómo funciona un termómetro, debemos tener en cuenta una cosa de la física: que un líquido se expande en volumen (la cantidad de espacio que ocupa) cuando su temperatura se calienta y disminuye en volumen cuando su temperatura se enfría.

Cuando un termómetro es expuesto a la atmósfera, la temperatura del aire circundante lo impregnará, equilibrando eventualmente la temperatura del termómetro con la suya propia, un proceso cuyo nombre científico de fantasía es "equilibrio termodinámico". Si el termómetro y su líquido interior deben calentarse para alcanzar este equilibrio, el líquido (que ocupará más espacio cuando se caliente) se elevará porque está atrapado dentro de un tubo estrecho y no tiene más remedio que subir. Del mismo modo, si el líquido del termómetro debe enfriarse para alcanzar la temperatura del aire, el líquido se encogerá en volumen y bajará por el tubo. Una vez que la temperatura del termómetro equilibre la del aire circundante, su líquido dejará de moverse.

La subida y caída física del líquido dentro de un termómetro es sólo una parte de lo que lo hace funcionar. Sí, esta acción le indica que se está produciendo un cambio de temperatura, pero sin una escala numérica para cuantificarlo, no podría medir exactamente cuál es el cambio de temperatura. De esta manera, las temperaturas fijadas al vidrio de un termómetro juegan un papel clave (aunque pasivo).

Quién lo inventó: ¿Fahrenheit o Galileo?

Cuando se trata de la pregunta de quién inventó el termómetro, la lista de nombres es interminable. Esto se debe a que el termómetro se desarrolló a partir de una compilación de ideas a lo largo de los siglos XVI al XVIII, a partir de finales del siglo XVI, cuando Galileo Galilei desarrolló un dispositivo que utilizaba un tubo de vidrio lleno de agua con boyas de vidrio pesadas que flotaban en lo alto del tubo o del fregadero dependiendo del calor o la frialdad del aire fuera de él (como una especie de lámpara de lava). Su invención fue el primer "termoscopio" del mundo.

A principios del siglo XVII, el científico veneciano amigo de Galileo, Santorio, añadió una escala al termoscopio de Galileo para que se pudiera interpretar el valor del cambio de temperatura. Al hacerlo, inventó el primer termómetro primitivo del mundo. El termómetro no tomó la forma que usamos hoy en día hasta que Ferdinando I de' Medici lo rediseñó como un tubo sellado con un bulbo y un vástago (y lleno de alcohol) a mediados del siglo XVII. Finalmente, en la década de 1720, Fahrenheit tomó este diseño y lo "mejoró" cuando comenzó a usar mercurio (en lugar de alcohol o agua) y le fijó su propia escala de temperatura. Al usar mercurio (que tiene un punto de congelación más bajo, y cuya expansión y contracción es más visible que la del agua o el alcohol), el termómetro de Fahrenheit permitió que se observaran temperaturas por debajo de la congelación y que se realizaran mediciones más precisas. Y así, el modelo de Fahrenheit fue aceptado como el mejor.

¿Qué tipo de termómetro meteorológico utiliza?

Incluyendo el termómetro de vidrio de Fahrenheit, hay 4 tipos principales de termómetros usados para tomar la temperatura del aire:

  • Líquido en el vaso. También llamados termómetros del bulbo, estos termómetros básicos todavía se utilizan en las estaciones meteorológicas de Stevenson Screen en todo el país por los observadores cooperativos del tiempo del servicio meteorológico nacional al tomar las observaciones diarias de la temperatura máxima y mínima. Están formados por un tubo de vidrio (el "tallo") con una cámara redonda (el "bulbo") en un extremo que aloja el líquido utilizado para medir la temperatura. A medida que la temperatura cambia, el volumen del líquido se expande, haciendo que suba dentro del tallo; o se contrae, forzándolo a encogerse de nuevo fuera del tallo hacia el bulbo.

¿Odias lo frágiles que son estos termómetros anticuados? Su cristal se hace realmente muy fino a propósito. Cuanto más delgado es el vidrio, menos material hay para que pase el calor o el frío, y cuanto más rápido responda el líquido a ese calor o frío, es decir, hay menos retardo.

  • Bimetálico o resorte. El termómetro de aguja montado en su casa, granero o patio trasero es un tipo de termómetro bimetálico. (Los termómetros del horno y del refrigerador y el termostato del horno también son otros ejemplos). Utiliza una tira de dos metales diferentes (por lo general acero y cobre) que se expanden a diferentes velocidades para detectar temperaturas. Las dos diferentes tasas de expansión de los metales obligan a la banda a doblarse en una dirección si se calienta por encima de su temperatura inicial, y en la dirección opuesta si se enfría por debajo de ella. La temperatura puede ser determinada por cuánto se ha doblado la tira/bobina.
  • Termoeléctrico. Los termómetros termoeléctricos son dispositivos digitales que utilizan un sensor electrónico (llamado "termistor") para generar una tensión eléctrica. A medida que la corriente eléctrica viaja a lo largo de un cable, su resistencia eléctrica cambiará a medida que cambie la temperatura. Mediante la medición de este cambio en la resistencia se puede calcular la temperatura.

A diferencia de sus primos de vidrio y bimetálicos, los termómetros termoeléctricos son robustos, responden rápidamente y no necesitan ser leídos por los ojos humanos, lo que los hace perfectos para el uso automatizado. Por eso son el termómetro preferido para las estaciones meteorológicas automáticas de los aeropuertos. (El Servicio Meteorológico Nacional utiliza los datos de estas estaciones AWOS y ASOS para proporcionarle las temperaturas locales actuales. Las estaciones meteorológicas personales inalámbricas también utilizan la técnica termoeléctrica.

  • Los termómetros infrarrojos son capaces de medir la temperatura a distancia detectando cuánta energía térmica (en la longitud de onda infrarroja invisible del espectro de luz) emite un objeto y calculando una temperatura a partir de ella. La imagen satelital infrarroja (IR), que muestra las nubes más altas y frías como blancas brillantes, y las nubes bajas y cálidas como grises, puede ser considerada como una especie de termómetro de nubes.

Ahora que sabe cómo funciona un termómetro, obsérvelo atentamente a estas horas cada día para ver cuáles serán las temperaturas más altas y más bajas del aire.

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