Se han desarrollado muchos métodos para medir la temperatura. La mayoría de ellos se basan en la medición de alguna propiedad física de un material de trabajo que varía con la temperatura. Uno de los dispositivos más comunes para medir la temperatura es el termómetro de vidrio. Consiste en un tubo de vidrio lleno de mercurio u otro líquido, que actúa como fluido de trabajo. El aumento de la temperatura hace que el fluido se expanda, por lo que la temperatura se puede determinar midiendo el volumen del fluido. Estos termómetros suelen estar calibrados de forma que se pueda leer la temperatura simplemente observando el nivel del fluido en el termómetro. Otro tipo de termómetro que no se utiliza mucho en la práctica, pero que es importante desde el punto de vista teórico, es el termómetro de gas.
Otros dispositivos importantes para medir la temperatura son:
- Termocuplas
- Termistores
- Detector de temperatura de resistencia (RTD)
- Pirómetro
- Sondas de Langmuir (para la temperatura de los electrones de un plasma)
- Termómetro de infrarrojos
- Otros termómetros
Hay que tener cuidado cuando se mide la temperatura para asegurarse de que el instrumento de medida (termómetro, termopar, etc.) esté realmente a la misma temperatura que el material que se está midiendo. En algunas condiciones, el calor del instrumento de medición puede provocar un gradiente de temperatura, por lo que la temperatura medida es diferente de la temperatura real del sistema. En tal caso, la temperatura medida variará no sólo con la temperatura del sistema, sino también con las propiedades de transferencia de calor del sistema.
El confort térmico que experimentan los seres humanos, los animales y las plantas está relacionado con algo más que la temperatura mostrada en un termómetro de vidrio. Los niveles de humedad relativa en el aire ambiente pueden inducir un mayor o menor enfriamiento por evaporación. La medición de la temperatura del bulbo húmedo normaliza este efecto de la humedad. La temperatura media radiante también puede afectar al confort térmico. El factor de enfriamiento del viento hace que el tiempo se sienta más frío en condiciones de viento que en condiciones de calma, aunque un termómetro de vidrio muestre la misma temperatura. El flujo de aire aumenta la tasa de transferencia de calor desde o hacia el cuerpo, lo que resulta en un mayor cambio en la temperatura del cuerpo para la misma temperatura ambiente.
La base teórica de los termómetros es la ley zeroth de la termodinámica que postula que si usted tiene tres cuerpos, A, B y C, si A y B están a la misma temperatura, y B y C están a la misma temperatura entonces A y C están a la misma temperatura. B, por supuesto, es el termómetro.
La base práctica de la termometría es la existencia de celdas de punto triple. Los puntos triples son condiciones de presión, volumen y temperatura tales que tres fases están presentes simultáneamente, por ejemplo, sólido, vapor y líquido. Para un solo componente no hay grados de libertad en un punto triple y cualquier cambio en las tres variables hace que una o más de las fases desaparezcan de la celda. Por lo tanto, las celdas de punto triple pueden utilizarse como referencias universales para la temperatura y la presión (véase la regla de las fases de Gibbs).
En algunas condiciones es posible medir la temperatura mediante el uso directo de la ley de Planck de la radiación del cuerpo negro. Por ejemplo, la temperatura del fondo cósmico de microondas se ha medido a partir del espectro de fotones observados por observaciones de satélites como el WMAP. En el estudio del plasma de quark-gluones mediante colisiones de iones pesados, los espectros de partículas individuales sirven a veces como termómetro.
Termometría no invasivaEditar
Durante las últimas décadas, se han desarrollado muchas técnicas termométricas. Las técnicas termométricas no invasivas más prometedoras y extendidas en un contexto biotecnológico se basan en el análisis de imágenes de resonancia magnética, imágenes de tomografía computarizada y ecotomografía. Estas técnicas permiten monitorizar la temperatura dentro de los tejidos sin introducir un elemento sensor. En el campo de los flujos reactivos (por ejemplo, la combustión, los plasmas), se han explotado la fluorescencia inducida por láser (LIF), el CARS y la espectroscopia de absorción por láser para medir la temperatura en el interior de motores, turbinas de gas, tubos de choque, reactores de síntesis, etc. La capacidad de estas técnicas basadas en la óptica incluye la medición rápida (hasta escalas de tiempo de nanosegundos), sin perjuicio de la capacidad de no perturbar el objeto de la medición (por ejemplo, la llama, los gases calentados por choque).