sábado, 2 de marzo de 2013

Termómetros digitales: cuatro pinceladas y un gripazo

Aunque parece que la curva de la gripe empieza a descender, este año ha sido especialmente dura. Al menos conmigo, que me ha tenido fuera de juego durante más tiempo del que hubiese considerado aceptable. Fruto de mi invernal idilio con el termómetro y de una conversación montañera (jejejeje) he parido esta entrada. Va por tus pinzas. 

Hasta hace unos años, lo más común era medir la temperatura con instrumentos que se basaban en la dilatación térmica del mercurio.

Fig. 2. Al romperse, el mercurio se hace accesible. 

Fig. 1. Termómetro de mercurio



                                   







Las desventajas y problemas que el uso de este metal líquido son de sobra conocidos, por eso desde el año 2009 en territorio UE, la fabricación de instrumentos de medida que utilizan mercurio se ha prohibido. En su lugar, han aparecido los llamados "termómetros digitales", que básicamente consisten en un termistor que mide la resistencia de nuestra piel. Estos instrumentos aprovechan que la resistencia R varía con la temperatura T, que con mucha aproximación podemos describir como:

    R = k . T                                                                              
[1]

 donde el coeficiente k varía en función del material y del intervalo de temperaturas considerado.

Fig. 3. Típico termómetro digital
En los termómetros digitales domésticos, el termistor viene acoplado a un pequeño circuito eléctrico alimentado por una pila. La pila emite una pequeña diferencia de potencial al circuito, cuya intensidad de corriente depende de la temperatura. Es fácil entenderlo, a mayor temperatura mayor velocidad de vibración de los átomos del metal, que son los encargados de transportar los electrones a lo largo de todo el circuito. Efectivamente, la intensidad de corriente se puede calcular con la expresión:

I = n . A . v . e

En ella, I es la intensidad de la corriente, A es la sección del conductor, v es la velocidad de los transportadores de los electrones, y e es la carga de un electrón.
Esta intensidad es medida con un amperímetro que después es traducida a la resistencia correspondiente mediante la ley de Ohm:


siendo V la diferencia de potencial con la que la pila alimenta el circuito. Después, la resistencia es traducida a temperatura mediante la ecuación [1] y cuya lectura se hace a través de la pantalla LCD.

Fig. 4. Emisión de energía radiante por un cuerpo 
Los termómetros timpánicos, muy comunes para medir la fiebre de los niños, funcionan basándose en la ley de Stephan-Boltzmann, que asegura que la energía electromagnética irradiada por un cuerpo es función de su temperatura: a más temperatura, mayor emisión energética.

Fig. 5. Termómetro timpánico 
En su interior tienen una serie de termopares. ¿Y qué es un termopar? Para responder debemos explicar primero el efecto termoeléctrico, que consiste en la aparición de una diferencia de potencial  debido a la diferencia de temperatura entre los extremos de un sistema, tal y como puedes ver en la figura:

Fig. 6. Efecto termoeléctrico

Un termopar consiste en la unión de dos metales diferentes. En el caso de los termómetros timpánicos, el dispositivo de medida sería más o menos como el de la figura.

Fig. 7.Termopar
Cuando la energía radiante alcanza el termopar, empieza a calentar los dos hilos metálicos. Como sendos hilos son metales distintos, su conductividad térmica también lo es, con lo que alcanzan temperaturas diferentes. Esa diferencia de temperatura genera un voltaje que es medido y después traducido a temperatura en el display.

Como ves, la sustitución de los tradicionales termómetros de mercurio ha traído a nuestras casas nuevos dispositivos que permiten medir la temperatura corporal de una forma mucho más segura y con menor daño al medio.

2 comentarios:

Russinni dijo...

> Las desventajas y problemas que el uso de este metal líquido son de sobra conocidos, por eso desde el año 2009 en territorio UE, la fabricación de instrumentos de medida que utilizan mercurio se ha prohibido. En su lugar, han aparecido los llamados "termómetros digitales", que básicamente consisten en un termistor que mide la resistencia de nuestra piel.

El termistor no mide la resistencia eléctrica de la piel. El termistor es una resistencia fabricada con un material semi-conductor cuya resistencia eléctrica varía con la temperatura.

Russinni dijo...

Y ya que al final nos hablas del efecto termo-eléctrico y su uso en termómetros, vale mencionar su uso inverso, mediante el efecto Peltier-Seebeck, por el que es posible "producir" refrigeración bajo el efecto termo-eléctrico http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Peltier-Seebeck

Publicar un comentario