Guia termometria

Física 2 Biólogos y Geólogos
Curso de Verano 2007
Guía de laboratorio N° 8

Termometría-Sensores de temperatura

Objetivos
Estudiar las características básicas de diferentes termómetros y sensores de
temperatura. Calibrar alguno de dichos sensores. Usar del termómetro en experimentos
de transferencia de calor [1].

Introducción
Cualitativamente, la temperatura está asociada a lasensación de frío y calor. Sin
embargo, para poder definir operacionalmente este concepto es necesario disponer de
alguna propiedad termométrica, es decir, una propiedad que varíe con la temperatura,
para poder usar dicha propiedad para definir una escala de temperatura [2]. Luego,
podemos definir la temperatura como aquella propiedad que miden los termómetros. El
volumen de un líquido, laresistencia eléctrica de un conductor, la tensión eléctrica
generada por un par termoeléctrico (termocupla), el voltaje de un diodo, etc., son
ejemplos de propiedades termométricas.

En la actualidad existen numerosos tipos de termómetros o sensores de
temperatura que pueden ser usados para diferentes aplicaciones. En la Tabla I se indican
algunos tipos de termómetros usuales junto a algunas de suscaracterísticas más
notables. Una lista más completa puede encontrarse en la Ref. [3].
En los experimentos propuestos se busca estudiar y calibrar un termómetro o un
sensor de temperatura respecto de un termómetro de referencia o patrón. Es una buena
práctica disponer en el laboratorio de un termómetro que reúna las características de

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exactitud y estabilidad (es decir, que dé valoresreproducibles) para que pueda adoptarse
como “patrón local de temperatura”. Supondremos que para estos experimentos se
dispone de un termómetro patrón en el laboratorio. Un simple termómetro de mercurio
bien calibrado puede servir de patrón para estos experimentos.

Tabla 1. Tipos de termómetros y sus características básicas.

Tipo de termómetro
Termómetro de
mercurio en vidrio

RangoNominal

Costo

Linealidad

-10 a 300

Bajo

Buena

-100 a 600

Medio

Alta

-150 a 1500

Bajo

Alta

-15 a 115

Medio

No lineal

[ºC]

Características
notables
Simple, lento y de
lectura manual

Termorresistencia
(Pt, Ni)
RTD (Resistance

Exactitud

Temperature Device)
Termocupla
Termistor

Requiere referencia
de temperatura
Muy sensible
Fácilconexión a

Integrado lineal

Medio

Muy alta

sistemas de toma de
datos

Termómetro de gas

-20 a 100

Medio

Buena

No muy versátil

Diodos

-200 a 50

Bajo

Alta

Bajo costo

Experimental
A) Calibración del termómetro
Un termorresistor está construido con un material que presenta una variación
significativa de su resistencia eléctrica con la temperatura. Entrelos dispositivos de este
tipo más usuales se encuentran los termorresistores de platino (Pt), que son alambres
finos o películas delgadas encapsuladas en un material cerámico. Un termorresistor de
Pt presenta adecuadamente dos de las características exigibles a un sensor: sensibilidad
y especificidad. La sensibilidad se refiere al valor de la respuesta de su propiedad
termométrica (laresistencia R en este caso) frente a cambios de la temperatura (T), y se

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mide con la derivada dR/dT (W/ºC). La especificidad se refiere a que el sensor sea
mucho más sensible a cambios de la temperatura que a cambios de otras magnitudes Xi
que puedan afectarlo, es decir: dR/dT >> dR/dXi.
En el laboratorio se cuenta con termorresistores Pt-100 (esta denominación
indica una resistencia de 100 Ωa 0 ºC) asociados a electrónica adecuada, de manera que
pueden ser leídos con un sistema de adquisición de datos por computadora. El sensor
está alimentado con una corriente estable I y la variación de la resistencia se mide a
través de la variación de la tensión, V = I R (ley de Ohm). De esta manera, con el
sistema de toma de datos podemos registrar en tiempo real las variaciones de...