Los cambios de temperatura se miden a partir de los cambios en las otras propiedades de una sustancia, con un instrumento llamado termómetro, de los cuales existen varios tipos. El termómetro mecánico se basa en la propiedad de dilatación con el calor o contracción con el frío de alguna sustancia. Por ejemplo, el termómetro de mercurio convencional mide la dilatación de una columna de mercurio en un capilar de vidrio, ya que el cambio de longitud de la columna está relacionado con el cambio de temperatura. Se distinguen los siguientes medidores de temperatura:
♦ Termómetro de mercurio para medir temperaturas en el rango que se encuentran comúnmente en la atmósfera.
♦ Termómetro de máxima para medir la máxima diaria, es de mercurio. Los termómetros que miden la temperatura del cuerpo son de máxima.
♦ Termómetro de mínima para medir la mínima diaria. Como el mercurio se congela a -39º C, para asegurarse de medir temperaturas menores que estas, se usan los termómetros de alcohol, que se congela a –130º C. Estos termómetros muestran en la siguiente figura.
♦ Termógrafo: instrumento que registra en forma continúa la temperatura, se muestra en la figura de abajo; el registro se llama termograma. La medición de temperatura se realiza a través de un elemento sensible bimetalico que está conectado a un sistema de transmisión y amplificación el cual posee un brazo inscriptor con una plumón de tinta en su extremo registrando los cambios de temperatura sobre el termograma. Se sabe también que si se suministra calor a un gas ideal contenido en un recipiente de volumen constante, la presión aumenta, y el cambio de temperatura puede determinarse a partir del cambio en la presión. También existen termómetros eléctricos, basados en cambios del flujo de corriente con las variaciones de temperatura, llamados termistores. Estos se usan comúnmente en las radiosondas, que se lanzan con globos para realizar mediciones de temperatura en la vertical.
Estos instrumentos deben ser ubicados en lugares que aseguren una correcta medición de la temperatura, por ejemplo no deben estar expuestos directamente al Sol, debido a que el aparato absorbe más eficientemente la radiación solar que el aire. En una estación meteorológica, los termómetros se ubican en la garita de instrumentos, que es una caseta pintada de blanco, con paredes de celosías a manera de persianas, que permiten la circulación libre del aire y protege los instrumentos del Sol, la lluvia, el viento, etc.; el fondo de la caseta esta formado por un doble piso de madera. Para evitar el calor directo desde la tierra, se ubica a
Escalas de temperatura.
Aunque, si se procede con cuidado, es posible comparar las temperaturas relativas de dos sustancias mediante el tacto, es imposible evaluar la magnitud absoluta de la temperatura a partir de reacciones subjetivas. Cuando se aporta calor a una sustancia, no sólo se eleva su temperatura, con lo que proporciona una mayor sensación de calor, sino que se producen alteraciones en varias propiedades físicas que se pueden medir con precisión. Al variar la temperatura, las sustancias se dilatan o se contraen, su resistencia eléctrica cambia y, en el caso de un gas, su presión varía. La variación de alguna de estas propiedades suele servir como base para una escala numérica precisa de temperaturas. En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura, entre ellas están la escala Celsius, la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o termodinámica internacional. En la escala Celsius, también conocida como escala centígrada, el punto de congelación del agua equivale a 0° C y su punto de ebullición a 100° C, esta escala se utiliza en todo el mundo. La escala Fahrenheit se emplea en los países anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de congelación del agua se define como 32° F y su punto de ebullición como 212° F. En la escala Kelvin, la escala científica de temperaturas, el cero se define como el cero absoluto de temperatura, es decir, -273,16° C. La magnitud de su unidad, llamada Kelvin, K, se define como igual a un grado Celsius. Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo es la escala Rankine, en la que cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492° R y su punto de ebullición a 672° R. Las relaciones entre estas escalas, excluida
TF = 1.8TC + 32, TC = (TF - 32)/1.8
TK = TC + 273.16, TC = TK - 273.16
En 1933, científicos de treinta y una naciones adoptaron una nueva escala internacional de temperaturas, con puntos fijos de temperatura adicionales basados en la escala Kelvin y en principios termodinámicos. La escala internacional emplea como patrón un termómetro de resistencia de platino para temperaturas entre -190° C y 660° C. Desde los 660° C hasta el punto de fusión del oro (1.064° C) se emplea un termopar patrón: los termopares son dispositivos que miden la temperatura a partir de la tensión producida entre dos alambres de metales diferentes. Más allá del punto de fusión del oro las temperaturas se miden mediante el llamado pirómetro óptico, que se basa en la intensidad de la luz de una frecuencia determinada que emite un cuerpo caliente. En 1954, un acuerdo internacional adoptó el punto triple del agua, es decir, el punto en que las tres fases del agua (vapor, líquido y sólido) están en equilibrio, como referencia para la temperatura de 273,16° K. El punto triple se puede determinar con mayor precisión que el punto de congelación, por lo que supone un punto fijo más satisfactorio para la escala termodinámica. En criogenia, o investigación de bajas temperaturas, se han obtenido temperaturas de tan sólo 0,00001 K mediante la desmagnetización de sustancias paramagnéticas. En las explosiones nucleares se han alcanzado momentáneamente temperaturas evaluadas en más de 100 millones de Kelvin.
