Termometria de gases

OBJETIVO DEL APRENDIZAJE
Comprender y explicar el principio en el que se basa el termómetro de gases a presión constante.

FUNDAMENTO TEÓRICO
La temperatura de un sistema es una medida del movimiento aleatorio de las moléculas del sistema. Si hay diferentes temperaturas dentro del cuerpo (o cuerpos que componen el sistema), surge la pregunta de cómo se mide la temperatura en una posicióndada y cómo se interpreta esta lectura. En el aire, a la presión y temperatura ambientales existen aproximadamente 2.7×〖10〗^19 moléculas por centímetro cúbico. Si se divide el cubo cuyas dimensiones son un centímetro (1 cm) por lado en cubos más pequeños, en los que cada uno de cuyos lados sea una milésima de centímetro, habrá en cada uno de ellos alrededor de 2.7×〖10〗^10 moléculas, numero enormeaún. A pesar de que se habla de temperatura en un punto, en realidad se considera la temperatura promedio de las moléculas en la vecindad del punto.
Considérense a continuación dos volúmenes de gases inertes separados entre sí por un tercer volumen de gas inerte. Por inerte se entiende que los gases no reaccionarán químicamente entre sí. Si el primer volumen se pone en contacto con el segundo y sedeja hasta que no ocurre ningún cambio observable en cualquier propiedad física, se dice que los dos volúmenes están en equilibrio térmico. Si entonces se pone en contacto el tercer volumen con el segundo y no se observa ningún cambio en sus propiedades físicas, el segundo y tercer volúmenes se encuentran también en equilibrio térmico. Para las condiciones supuestas de este experimento puedeconcluirse que los tres volúmenes están en equilibrio térmico. Con base a este análisis puede afirmarse asimismo que los tres volúmenes esta a la misma temperatura. Este sencillo experimento puede repetirse bajo las mismas condiciones con sólidos, líquidos y gases, con el mismo resultado en toda ocasión. Los resultados de todos estos experimentos se resumen y están incluidos en la ley cero de latermodinámica, que establece que dos sistemas a la misma temperatura que un tercer sistema tiene la misma temperatura entre sí.
La importancia de este enunciado en apariencia evidente se reconoció después de que se había enunciado la llamada primera ley, y, en consecuencia se le llamo la ley cero. Debe notarse que un termómetro mide solo su propia temperatura, y con el fin de que pueda haber unaindicación precisa de la temperatura de algún otro sistema, el termómetro y el segundo sistema deben estar en equilibrio térmico. Como una consecuencia de la ley cero, es posible medir la temperatura de dos cuerpos por medio de un tercero (termómetro) sin poner los cuerpos en contacto mutuo.
Las escalas ordinarias de temperatura se llaman Fahrenheit y Celsius (centígrada) y se definen mediante el uso delpunto de congelamiento y ebullición del agua a la presión atmosférica.
°F °C °K °R
212 100 373 672 Punto de ebullición a presión atmosférica
32 0 273 492 Punto de congelamiento del agua
-460 -273 0 0 Cero absoluto

El estado de un sistema se determina en forma única por medio de sus propiedades. De este modo, es de gran importancia la medición precisa de estas propiedades tanto desde elpunto de vista teórico como práctico. Las temperaturas se miden de muchas maneras, pero, en general, todos los métodos para medirla pueden clasificarse en cuatro grupos, dependiendo del fenómeno físico en que se basen las mediciones. Estos son:
Métodos que usan la expansión de gases, líquidos o sólidos.
Métodos que usan el cambio en la resistencia eléctrica de un elemento.
Métodos que usan elcambio de potencial eléctrico de un elemento.
Métodos que usan los cambios ópticos de un sensor.
El dispositivo más común usado para medir la temperatura es el bien conocido termómetro de líquido en un tubo de vidrio, que está formado por un recipiente de líquido y un tubo de vidrio con una fina capilaridad en su interior. La operación de este termómetro se basa en que el coeficiente de...