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El termómetro de mercurio: El vigilante térmico

No era de esperar que un invento de hace centenares de años, el termómetro de mercurio, se empleara en pleno siglo XXI.

En el siglo XVI, tuvo lugar la segunda gran revolución en el ámbito científico debido al surgimiento de la filosofía experimentalista, en la que las ciencias se separan en tres aspectos fundamentales y se ramifican en, por un lado la mecánica, la electricidad y por último la termodinámica. Esta última se basa en el concepto de temperatura, la cual podemos definir como “la fuerza de escape de la energía térmica, y mide el nivel térmico o grado de calentamiento de los cuerpos”. Pese a que los primeros estudios térmicos tienen lugar en Grecia, lugar en el que apareció el primer termómetro creado por Galileo, en torno a 1592, el bulbo de vidrio, el termómetro que nos interesa y que sigue utilizándose en la actualidad es el termómetro de mercurio.

En torno al 1714 fue Daniel Gabriel Fahrenheit quien creó el termómetro de mercurio con bulbo el cual está formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme comunicado por un extremo con una ampolla llena de mercurio. El conjunto está sellado para mantener un vacío parcial en el capilar. Cuando la temperatura aumenta, el mercurio se dilata y asciende por el capilar. La temperatura se puede leer en una escala situada junto al capilar.

Nacido el 14 de mayo de 1686 en la ciudad Polaca de Gdansk, a los 15 años Fahrenheit tuvo que hacerse cargo de los negocios familiares ya que sus padres murieron. Trasladado a Holanda, se interesó por la industria y trabajó como soplador de vidrio y además, se interesa por los instrumentos meteorológicos, por lo que realiza una serie de viajes con la idea de obtener más conocimientos sobre el tema. Durante esta etapa conoce al astrónomo Christensen Roemer quien había ideado ya una primera escala termométrica basada en la medida de dos temperaturas: el equilibrio hielo-agua líquida a 1 atmósfera (7.5 grados correspondientes a la escala que Roemer propuso) y la temperatura corporal (22.5 grados). Gracias a este autor y basándose en sus ideas, Fahrenheit estudia la forma de crear una escala termométrica y descubrió que además del agua, hay otros líquidos que tienen un punto de ebullición determinado y que estos puntos de ebullición varían con los cambios de presión atmosférica, es decir, que las propiedades de los cuerpos varían por acción del calor.

El termómetro de mercurio, según los estudios realizados, tiene una serie de características que las diferencia de otros termómetros. Por un lado la expansión térmica del mercurio sea uniforme y amplia; no se adhiere al vidrio y permanece líquido en un amplio rango de temperaturas y por último, el color plateado del mercurio facilita la lectura.
“Hace unos diez años, leí que, mediante un termómetro de su propia invención, el gran Amontons descubrió que el agua hierve a cierta temperatura. Enseguida me acometió el gran deseo de hacer yo mismo un termómetro de esa clase, para ver con mis propios ojos el hermoso fenómeno de la Naturaleza y convencerme de la verdad del experimento. Pensé que tal termómetro acaso podría construirse con mercurio; no sería costoso y con su ayuda podría llevar a cabo un experimento tan ardientemente deseado. Cuando el termómetro estuvo listo, aunque quizá tuviese bastantes imperfecciones, comprobé que el resultado era el esperado, y, con gran placer por parte de mi alma, vi que la cosa era cierta…”. (Fragmento del libro Philosophical Transactions).

El único inconveniente estuvo determinado por la escala de temperaturas. Esta se le resistía, por lo que tardó unos años en establecerla. Así pues, una vez encontrado la forma de hallarlo, fija la escala termométrica en dos puntos fijos: el primero constituida por una mezcla de hielo, sal de amonio y agua líquida (mezcla refrigerante). A esta le añadió el cero de la escala. El motivo que se explica para incorporar este punto fijo se debe a que intentó emular la temperatura más fría que se dio en el invierno europeo más frío de los últimos 100 años y lo consiguió con una mezcla refrigerante.

El segundo punto esta formado por la temperatura de la sangre del ser humano, cuyas condiciones de salud fueran estables. A este segundo punto fijo le asignó el valor de 96. Siguiendo las influencias de Isaac Newton estableció este segundo punto escogiendo la temperatura del cuerpo humano sano y la estableció en principio en 24, las horas de un día solar, sin embargo eran grados demasiado grandes por lo que los dividió en 4 partes, asignando definitivamente el segundo punto en 96. De esta forma estableció el valor de la división equivalente a un grado. Estableció la escala y determinó que el agua hervía a una temperatura de 212 grados y adjudicó el punto de congelación del agua en 32 grados estableciendo el intervalo entre el punto de congelamiento y ebullición del agua puede ser representado por el número racional 180.

Por último un tercer punto sería el correspondiente a la temperatura de la mezcla hielo y agua líquida, con un valor de 30.
Con todo esto, en 1724 Fahrenheit finaliza su escala termométrica la cual es plasmada en su Philosophical Transactions:
“Colocando el termómetro en un mezcla de sal de amonio o agua salada, hielo, y agua, un punto sobre la escala pudo ser encontrado el cual llamé cero. Un segundo punto fue obtenido de la misma manera, si la mezcla es usada sin sal. Denotando este punto como 30. Un tercer punto designado como 96 fue obtenido colocando el termómetro en la boca para adquirir el calor del cuerpo humano”.
(D.G Fahrenheit, Phil. Trans. (London) 33, 78, 1724).

Por otra parte, una de las causas por las cuales no se cuestionó como punto fijo el de la temperatura de la ebullición del agua, es que esta temperatura depende de la presión.

En aquella época, en cuanto se conoció este descubrimiento por Daniel Gabriel Fahrenheit, la escala termométrica fue acogida en Inglaterra y sus colonias. Pese a ello, es sólo en los Estados Unidos donde se utiliza hoy día.








...por Ángela Ríos ...por Ángela Ríos


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