Entre el calor y el frío: la historia del termómetro

El devenir de la ciencia y la tecnología benefició a la humanidad, con la invención de un aparato para medir la temperatura

Hoy, forman parte de nuestra cotidianidad, como lo más común del mundo. Sirven para medir la temperatura ambiental, del cuerpo, de la plancha, del aire acondicionado, del horno de la estufa y la del agua del calentador, entre muchos otros. Sin embargo, su presencia no fue siempre habitual. Los termómetros se incorporaron al cúmulo de herramientas utilizadas por el hombre hasta principios del siglo XVII.

Anteriormente, la temperatura se medía con procedimientos rudimentarios. Así, por ejemplo, el médico diagnosticaba la fiebre del paciente cuando ponía su mano sobre la frente de éste. Desde luego, la valoración no era para nada comparable a la exactitud de nuestros tiempos.

La medición de la temperatura era un problema al que trató de encontrarle solución práctica Galileo Galilei, quien, en 1603, creó el termoscopio, utensilio que constaba de un matraz de cuello largo y delgado, semejante a un popote. Cuando se sumergía en un recipiente con agua y ésta se calentaba, el líquido comenzaba a subir. Pero esto era solamente una parte de la solución.

El italiano Sanctorius Sanctorius integró una graduación numérica, un paso muy importante hacia el surgimiento del termómetro, que se desarrolló hacia 1630. Con el nombre de bulbo, el termómetro de vidrio funcionaba a partir del razonamiento de que los líquidos cambian su volumen con base en su temperatura; es decir, los líquidos ocupan menor espacio cuando se encuentran fríos, y mayor volumen al calentarse. El mismo fundamento se aplica para los gases.

No obstante, el empleo de agua como fluido indicador en el termómetro no resultaba tan práctico, pues implicaba que ésta se congelara ante temperaturas muy bajas e hirviera con calores muy altos. Para encontrar un remedio a este inconveniente, el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit concibió el termómetro de alcohol, hace poco más de 300 años, en 1709; y “mejor aún”, en 1714, inventó el termómetro de mercurio, elemento que se introducía en un tubo sellado, que evitaba las complicadas circunstancias previamente descritas con el uso de agua.

Pese a esto, seguía habiendo un obstáculo por superar, y es que no existía, hasta el despunte del siglo XVIII, una escala común para la medición de la temperatura. En cada región, los científicos empleaban una diferente.

Así que Fahrenheit planteó, en 1724, una escala que, hasta la fecha, lleva su nombre. Ésta fue el producto de una decisión arbitraria. Fijó los puntos de congelación y ebullición separados por 180 grados; para el primero, introdujo un termómetro de mercurio en agua helada y estableció el nivel en 32 grados. Posteriormente, sumergió el mismo termómetro en agua hirviendo y señaló el nivel de mercurio en 212 grados. Luego, fijó 180 marcas espaciadas entre ambos extremos.

Por aquella época, surgió, también, el patrón del físico francés René-Antoine Ferchault de Réaumur y el del físico y astrónomo sueco Anders Celsius, un científico al que debe acreditarse también el impulso del calendario gregoriano y que, igualmente, destacó por sus observaciones de las auroras boreales, que permitieron comprobar el achatamiento de la Tierra en sus polos.

En la original escala Celsius (1742), se indicó el punto de congelamiento del agua en cien grados, mientras que la ebullición se apuntó en cero grados. Para 1745, el parámetro se invirtió. De tal suerte, el punto de hervor del agua pura se fijó en cien grados bajo la presión del aire a nivel del mar.

Al promediar el siglo XIX, en 1848, el físico y matemático británico William Thomson Kelvin fundó un sistema de medición de niveles extremos de frío y calor, que ha trascendido hasta nuestros días y que se aplica fundamentalmente en trabajos de laboratorios. El método homónimo de Kelvin se sustenta en la segunda ley de la termodinámica y en la teoría de la dinámica del calor.

Pero no cabe duda que la más extendida y universal de las escalas de medición de temperatura es la Celsius, que se toma como pauta para su medición científica. Ésta se adoptó con carácter general en 1948, durante la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas.

Más allá del botiquín de casa

Cuando nosotros abrimos el botiquín doméstico, lo común es encontrar un termómetro cuyo rango de graduación es relativamente corto. En el caso de los medidores de temperatura ambiental, la escala es más amplia. De cualquier manera, estas dos variedades son adecuadas para medir, con precisión, la temperatura, pero no son aptas para controlarla. Para este fin, es más conveniente un termómetro de lámina bimetálica, como el que se emplea en refrigeradores y hornos. Éste opera a base de metales diferentes, que se dilatan de distinta manera cada uno. Las placas se encuentran enrolladas, pero cuando se separan, una de ellas hace contacto con una corriente eléctrica de baja intensidad, a una temperatura deseada. El control de temperatura es posible en la medida en la que aumenta o disminuye la distancia entre la lámina y la corriente.

Existe, también, el termómetro de resistencia, construido con un alambre de platino, cuya resistencia eléctrica cambia cuando se modifica la temperatura.

Igualmente debe referirse el termómetro de gas, que puede trabajar a presión o volumen constante. Suele ser muy exacto y aplicado para la calibración de otros termómetros.

Los termómetros digitales integran un microchip que funciona en un circuito electrónico y es receptivo a los cambios de temperatura. Brindan la oportunidad de hacer una lectura directa de la temperatura.

El repertorio abarca algunos termómetros más perfeccionados, como el de globo, que permite conocer la temperatura radiante de los objetos; y el de bulbo húmedo, que valora la influencia de la humedad en la sensación térmica.

Exactitud en la medición

Una de las características más valoradas de un termómetro es la precisión en su medición, la cual está determinada por el establecimiento de un equilibrio térmico entre el mecanismo termométrico y el entorno. Esto conduce a resguardar el instrumento de la influencia de calor que éste pueda ejercer sobre los cuerpos del ambiente, pero también del influjo de la atmósfera en sus registros.

Esta situación la podemos ejemplificar con la colocación de dos termómetros a la intemperie en una misma calle. Uno de ellos se situaría en una acera soleada; y el otro, a la sombra. Por transferencia de calor, radiación, conducción o convección, este último puede ceder calor a los elementos fríos de su alrededor. Esto repercutirá en una lectura inferior a la temperatura real del aire.

En contraste, el dispositivo colocado en el andén soleado podría asimilar el calor radiante del sol y esto trascendería en la indicación de una temperatura significativamente superior a la del aire.

El asunto de la medición de la temperatura es especial y está tan íntimamente relacionado con la transferencia de calor, que su estudio constituye una de las partes fundamentales de la física como ciencia, la termodinámica.

¿Sabía que, actualmente, la fabricación, importación y comercialización de termómetros de mercurio están prohibidas en México y en muchos otros países? Esto, debido a que el mercurio es tóxico y puede dañar el sistema nervioso, los pulmones y los riñones. Esta medida se adoptó en 2019, a partir de la Convención de Minamata, un tratado internacional que busca proteger la salud humana y el medio ambiente de las emisiones de mercurio.