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“AÑO DE LA UNIVERSALIZACIÓN DE LA SALUD”

UNIVERSID UNIVERSIDAD AD NA NACIONAL CIONAL DE TR TRUJILL UJILL UJILLO O FACUL CULT TAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Escuela Académico Profesional de Microbiología y Parasitología

M O N O G R A F Í A CURSO:

BIOFÍSICA

TEMA:

TERMOMETROS

DOCENTE: OSCAR ROBERTO MORILLO ALVA ALUMNOS: -

PÉREZ ALARCÓN, ÉDINSON ANDRÉ

- RODRIGUEZ BAZAN ANNY CICLO:

IV

SECCIÓN:

“B”

TRUJILLO-PERÚ

AGRADECIMIENTOS

Debemos agradecer de manera especial y sincera a nuestros profesores Oscar Roberto Morillo Alva y Denis Manuel Abanto González por aceptar ayudarnos a realizar esta monografía bajo sus direcciones y conocimientos. Su apoyo y confianza en nosotros, unido a sus grandes capacidades para guiarnos en nuestras ideas han sido un aporte invaluable, no solamente en el desarrollo de este trabajo, sino también en la formación como investigadores. Las ideas propias, siempre enmarcadas en sus orientación y rigurosidades, han sido la clave del buen trabajo que hemos realizado juntos, el cual no se puede concebir sin su siempre oportuna participación. Le agradecemos también el habernos facilitado siempre los medios suficientes para llevar a cabo todas las actividades propuestas durante el desarrollo de esta monografía. Muchas gracias Profesores Oscar Roberto Morillo Alva y Denis Manuel Abanto González.

I.

INTRODUCCIÓN:

Si hablamos de temperatura, pensamos en que es una magnitud que nos da idea de cómo de "caliente" o "frío" está un cuerpo. hablamos de temperatura cuando nos referimos a la fiebre de un ser humano o de la temperatura de un horno para cocinar o del tiempo que hace. Por tanto, este concepto está íntimamente relacionado con la existencia humana, con el mundo de cada día. esto también ocurre con otras magnitudes, como la masa, la longitud o el tiempo. estas cuatro magnitudes son parte de las siete magnitudes fundamentales del sí. sin embargo, no existió una buena comprensión de la temperatura hasta el siglo XVIII. y esto es debido a que el establecimiento preciso del concepto de temperatura y su medida está íntimamente ligado con el desarrollo de la termodinámica. Los principios de la Termometría se establecieron en Europa en el siglo XVII, sin embargo, diremos que antes del siglo XVII se sabía bien poco sobre el calor y la temperatura. Muchas opiniones en ese tiempo todavía se referían a los escritos médicos de Galeno (130-200 d. C.). Su termometría clínica estaba basada en las ideas de Aristóteles, que suponía que las personas diferían en sus proporciones de calor, frío, humedad y sequedad. (Holman, 2000) Más de un milenio después, otro escritor médico en 1578 (Hasler de Berne) adscribía diferentes grados de calor y frío a los medicamentos. Estableció una escala de temperatura con los cuatro grados de calor y frío de Galeno, con un cero en medio. Además, estableció una escala de latitudes, postulando que los habitantes de las regiones ecuatoriales tenían cuatro grados de calor y los de las regiones polares cuatro de frío. De manera que se podía calcular la cantidad adecuada de medicamento según el lugar donde el paciente vivía. Respecto al uso de termómetros, la primera referencia nos lleva a Santorio Santorre (italiano) que inventó el termómetro de aire (1612), aunque normalmente se le atribuye a Galileo. Éste se utilizaba para medir temperaturas, tanto en medicina como en meteorología. A mediados del siglo XVII empezaron a utilizarse los termómetros de vidrio con líquido en lugar de aire, al principio agua y alcohol ("termómetro de espíritu") y después mercurio (pero el mercurio no se consideró satisfactorio y fue desechado). En el desarrollo de estos termómetros fueron muy importantes los avances en el arte de soplar vidrio en la Italia del Norte. En 1661 Robert Hooke modificó el diseño italiano y demostró que, partiendo de los mismos principios, se podían construir termómetros comparables sin necesidad de tener las mismas dimensiones. Se trataba de considerar incrementos iguales de volumen partiendo del punto de congelación del agua. Actualmente Para medir la temperatura se utilizan los termómetros con un sistema de referencia y como tal se puede utilizar cualquier magnitud macroscópica de un sistema que varíe al cambiar la temperatura. A tal magnitud se le denomina propiedad o variable termométrica. Tales pueden ser, por ejemplo, la longitud de un alambre, la resistencia eléctrica de un conductor, la f.e.m. de un par termoeléctrico, el índice de refracción de una sustancia, etc. En Termometría se suele distinguir entre termómetros primarios y termómetros secundarios: Termómetros primarios: Son aquéllos en los que la ecuación de estado se puede escribir explícitamente sin introducir constantes dependientes de la temperatura. Ejemplos: Termómetro de gas, termómetro acústico, termómetro de ruido (eléctrico), termómetro de radiación total. Termómetros secundarios: Aquéllos que no son primarios. Ejemplos: Termómetro de resistencia de platino (no podemos utilizarlo como termómetro primario porque no somos capaces de escribir una ecuación explícita de estado). Para utilizar este tipo de termómetros los tenemos que calibrar con un termómetro primario,

Para finalizar esta parte introductoria y dar inicio a los temas que se mencionaron anteriormente, se les recuerda que la física siempre esta presente en cada actividad del día a día, por esa razón, es importante que este trabajo utilice y mencione ciertos sucesos de la historia pasada con una comparación de la realidad, todo ellos con el objetivo y la intención de hacer que los lectores de este trabajo comprendan como sucede el fenómeno físico y como las ideas en base a las interpretaciones, fueron cambiando, y llegando de esta manera a tener una definición más clara de los temas físicos o biofísicos. (Baehr,1997).

II.

OBJETIVOS

  

III.

Determinar la temperatura mediante distintos tipos de termómetros Establecer diferencias entre las escalas termométricas y sus trasformaciones. Determinar y explicar el principio físico que usan los distintos tipos de termómetros para medir la temperatura. MARCO TEÓRICO

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LOS TERMÓMETROS La utilidad de cualquier termómetro viene determinada por una serie de características que hay que considerar al escogerlo, como son:  

     

Debe existir una relación biunívoca entre la variable termométrica medida y el valor asignado de temperatura. Pequeñas variaciones de temperatura deben dar lugar a grandes variaciones de la propiedad termométrica. Conseguimos así una elevada sensibilidad para el termómetro. Es importante que el termómetro elegido sea adecuado al intervalo de temperaturas que se desea medir (precisión). Diferentes termómetros usando la misma magnitud termométrica deben indicar la misma temperatura en los mismos estados. Debe ser de tamaño reducido para no producir perturbaciones en el sistema cuya temperatura se desea medir. Además, se debe considerar: La constante de tiempo: nos da idea del tiempo que tarda el sensor en acercarse a la temperatura del sistema cuya temperatura mide. La constante de disipación: En termómetros que utilizan la resistencia como variable termométrica, nos permite estimar la temperatura de autocaldeo del sensor por efecto Joule.

ESCALAS TERMOMÉTRICAS Y SUS FÓRMULAS DE TRASFORMACIÓN Los diferentes termómetros que existen se basan en ideas distintas, al usar diferentes puntos de partida en sus mediciones, pero como todos miden la agitación térmica de las moléculas, lo único que cambia es la escala empleada por cada uno de sus inventores. ESCALA TÉRMICA Las escalas térmicas o escalas de temperatura más importantes son la Fahrenheit, la Celsius y la Kelvin (o absoluta). Cada escala considera dos puntos de referencia, uno superior y el otro inferior, y un número de divisiones entre las referencias señaladas.

ESCALA FAHRENHEIT En 1714 Daniel Gabriel Fahrenheit creó el primer termómetro de mercurio, al que le registra la escala Fahrenheit y que actualmente es utilizado en los países de habla inglesa. Esta escala tiene como referencia inferior el punto de fusión de una mezcla de sales con hielo (0°F) y como referencia superior el punto de ebullición del agua (212°F). La siguiente fórmula permite pasar de una escala a otra muy fácilmente. °C = 5 (°F – 32) / 9 °F = (9 °C / 5) + 32 ESCALA CELSIUS Fue creada en 1742 por Andrés Celsius, es la más utilizada en el mundo, su referencia inferior está basada en el punto de fusión del hielo (0°C) y la superior en el punto de ebullición del agua (100°C). Entre estas dos referencias existen 100 divisiones. Para convertir de ºK a ºC se aplica la siguiente formula ºC=ºK – 273 ESCALA KELVIN Fue creada en 1848 por William Thompson, Lord Kelvin. Esta escala es la que se usa en la ciencia y está basada en los principios de la termodinámica, en los que se predice la existencia de una temperatura mínima, en la cual las partículas de un sistema carecen de energía térmica. La temperatura en la cual las partículas carecen de movimiento se conoce como cero absoluto (0°K) es la escala de la que se habla en la segunda ley de la termodinámica. Observa lo fácil que se obtiene la conversión de ºC a ºKelvin K = °C + 273

TRANSFORMACIÓN DE ESCALAS Veamos gráficamente cómo están relacionadas las tres escalas de temperatura:

I magenadapt adade:Communi t yCol l egeConsor t i um f orBi osc i enceCr edent i al s-Ownwor k,CCBY 3. 0

De la imagen podemos deducir las fórmulas de conversión entre escalas. Por ejemplo, podemos ver que la diferencia entre la temperatura de fusión y la de ebullición del agua es de 100 grados en la escala Celsius y de 180 grados en la escala Fahrenheit, y que 0ºC equivale a 32ºF. Con estos datos, obtenemos que:

Del mismo modo, podemos despejar °F en función de °C En el caso de Celsius y Kelvin, la conversión es mucho más sencilla, ya que, como indicamos líneas arriba, la variación de temperaturas es equivalente en ambas. Al observar el gráfico, tenemos que:

De esto, podemos deducir fácilmente que: ºC = ºK – 273 TIPOS DE TERMÓMETROS

Termómetro de vidrio: es un tubo de vidrio sellado que contiene un líquido, generalmente mercurio o alcohol, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Este cambio de volumen se visualiza en una escala graduada que por lo general está dada en grados celsius. El termómetro de mercurio fue inventado por Farenheit en el año 1714. Termómetro de resistencia: consiste en un alambre de platino cuya resistencia eléctrica cambia cuando cambia la temperatura. Termopar: un termopar es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basado en la fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos. Pirómetro: los pirómetros se utilizan para medir temperaturas elevadas. Termómetro de lámina bimetálica, formado por dos láminas de metales de coeficientes de dilatación muy distintos y arrollados dejando el de coeficiente más alto en el interior. Se utiliza sobre todo como censor de temperatura en el termohigrógrafo...