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Termómetro de mercurio en vidrio para medir la temperatura ambiente. El termómetro de mercurio en vidrio de Daniel Fahrenheit era mucho más confiable y preciso que cualquiera que hubiera existido antes, y los termómetros de mercurio que se usan hoy en día se fabrican de la manera en que Fahrenheit los ideó.
Daniel Gabriel Fahrenheit , nacido en Danzig , un pionero de la termometría exacta (o termometría de precisión . Inventó el termómetro de mercurio (primer termómetro práctico y preciso) y la escala Fahrenheit (la primera escala de temperatura estandarizada de uso generalizado).

El termómetro de mercurio en vidrio o mercurio fue inventado por el físico Daniel Gabriel Fahrenheit en Amsterdam (1714). [1] Consiste en un bulbo que contiene mercurio unido a un tubo de vidrio de diámetro estrecho; el volumen de mercurio en el tubo es mucho menor que el volumen en la bombilla. El volumen de mercurio cambia ligeramente con la temperatura; el pequeño cambio en el volumen impulsa la estrecha columna de mercurio a una altura relativamente larga por el tubo. El espacio sobre el mercurio puede estar lleno de nitrógeno gaseoso o puede estar a menos de la presión atmosférica , un vacío parcial .

Para calibrar el termómetro, se hace que el bulbo alcance el equilibrio térmico con un estándar de temperatura como una mezcla de hielo / agua, y luego con otro estándar como agua / vapor, y el tubo se divide en intervalos regulares entre los puntos fijos. . En principio, se podría esperar que los termómetros hechos de diferentes materiales (por ejemplo, termómetros de alcohol coloreado ) den diferentes lecturas intermedias debido a las diferentes propiedades de expansión; en la práctica, las sustancias utilizadas se eligen para que tengan características de expansión razonablemente lineales en función de la temperatura termodinámica y, por lo tanto, den resultados similares.

En las primeras décadas del siglo XVIII en la República Holandesa , Daniel Fahrenheit [1] realizó dos avances revolucionarios en la historia de la termometría . Inventó el termómetro de mercurio en vidrio (el primer termómetro práctico, preciso y ampliamente utilizado) [2] [3] y la escala Fahrenheit (la primera escala de temperatura estandarizada de uso generalizado). [2] La aplicación de mercurio (1714) y la escala Fahrenheit (1724) para termómetros de líquido en vidrio marcó el comienzo de una nueva era de exactitud y precisión en termometría., y hasta el día de hoy (en 1966) se considera uno de los termómetros más precisos disponibles. [4]

Historia [ editar ]

Un gran termómetro de mercurio en vidrio.
Ver también: Termómetro de líquido en vidrio y Cronología de la tecnología de medición de temperatura y presión

El termómetro fue utilizado por los creadores de las escalas Fahrenheit y Celsius .

Anders Celsius , un científico sueco, ideó la escala Celsius, que fue descrita en su publicación El origen de la escala de temperatura Celsius en 1742.

Para definir su escala Celsius utilizó dos puntos de temperatura fijos: la temperatura del hielo derretido y la temperatura del agua hirviendo, ambas bajo la presión atmosférica de la atmósfera estándar . Esta no era una idea nueva, ya que Isaac Newton ya estaba trabajando en algo similar. La distinción de Celsius era utilizar la condición de fusión y no la de congelación. Los experimentos para alcanzar una buena calibración de su termómetro duraron 2 inviernos. Al realizar el mismo experimento una y otra vez, descubrió que el hielo siempre se derretía en la misma marca de calibración del termómetro. Encontró un punto fijo similar en la calibración de agua hirviendo a vapor de agua.(cuando esto se hace con alta precisión, se verá una variación con la presión atmosférica; Celsius notó esto). En el momento en que sacó el termómetro del vapor, el nivel de mercurio subió levemente. Esto estaba relacionado con el rápido enfriamiento (y contracción) del vidrio.

Cuando Celsius decidió usar su propia escala de temperatura, originalmente definió su escala "al revés", es decir, eligió establecer el punto de ebullición del agua pura en 0 ° C (212 ° F) y el punto de congelación en 100 ° C ( 32 ° F). [5] Un año después, el francés Jean-Pierre Christin propuso invertir la escala con el punto de congelación a 0 ° C (32 ° F) y el punto de ebullición a 100 ° C (212 ° F). [6] Lo llamó Centígrado (100 grados).

Finalmente, Celsius propuso un método para calibrar un termómetro:

  1. Coloque el cilindro del termómetro en hielo derretido hecho de agua pura y marque el punto donde se estabiliza el líquido en el termómetro. Este punto es el punto de congelación / descongelación del agua.
  2. De la misma manera, marque el punto donde el fluido se estabiliza cuando se coloca el termómetro en vapor de agua hirviendo.
  3. Divida la longitud entre las dos marcas en 100 partes iguales.

Estos puntos son adecuados para una calibración aproximada, pero ambos varían con la presión atmosférica. Hoy en día, se utiliza el punto triple del agua en lugar del punto de congelación (el punto triple se produce a 273,16 kelvins (K), 0,01 ° C).

El tercer punto, como se indicó anteriormente, es controvertido, ya que aquí no se trata de matemáticas sino de un fenómeno físico (de expansión / contracción de una sustancia con la temperatura), por lo tanto, si la división antes mencionada en 100 (o cualquier otro número) de partes iguales hace sentido físico? O, en otras palabras, si la escala es realmente lineal entre los dos puntos antes mencionados. Este problema tenía que ser, y se comprobó experimentalmente, con el uso de un termómetro de gas .

Antes del descubrimiento de la verdadera temperatura termodinámica, el termómetro definía la temperatura; Los termómetros hechos con diferentes materiales definirían diferentes escalas de temperatura (un termómetro de alcohol de color daría una lectura ligeramente diferente que un termómetro de mercurio en, digamos, media escala). En la práctica, varios materiales dieron temperaturas muy similares entre sí y a la temperatura termodinámica cuando se descubrió esta última.

Termómetro máximo [ editar ]

Primer plano de un termómetro máximo. La rotura de la columna de mercurio es visible.
Un termómetro médico de mercurio en vidrio máximo que muestra la temperatura de 38,7 ° C.

Un tipo especial de termómetro de mercurio en vidrio, llamado termómetro máximo, funciona con una constricción en el cuello cerca del bulbo. A medida que aumenta la temperatura, el mercurio es empujado hacia arriba a través de la constricción por la fuerza de expansión. Cuando la temperatura desciende, la columna de mercurio se rompe en la constricción y no puede regresar al bulbo, quedando así estacionaria en el tubo. El observador puede leer la temperatura máxima durante el período de tiempo establecido. Para reiniciar el termómetro, debe girarlo bruscamente. Este diseño se utiliza en el tipo tradicional de termómetro médico .

Termómetro máximo mínimo [ editar ]

Un termómetro de máximo mínimo, también conocido como termómetro de Six , es un termómetro que registra las temperaturas máxima y mínima alcanzadas durante un período de tiempo, típicamente 24 horas. El diseño original contiene mercurio, pero únicamente como una forma de indicar la posición de una columna de alcohol cuya expansión indica la temperatura; no es un termómetro operado por la expansión del mercurio; Hay disponibles versiones sin mercurio.

Propiedades físicas [ editar ]

Los termómetros de mercurio cubren un amplio rango de temperatura de -37 a 356 ° C (-35 a 673 ° F); El rango de temperatura superior del instrumento se puede ampliar mediante la introducción de un gas inerte como el nitrógeno. Esta introducción de un gas inerte aumenta la presión sobre el mercurio líquido y por lo tanto aumenta su punto de ebullición, esto en combinación con la sustitución del vidrio Pyrex por cuarzo fundido permite extender el rango de temperatura superior a 800 ° C (1470 ° F).

El mercurio no se puede utilizar por debajo de la temperatura a la que se solidifica, -38,83 ° C (-37,89 ° F). Si el termómetro contiene nitrógeno, el gas puede fluir hacia la columna cuando el mercurio se solidifica y quedar atrapado allí cuando la temperatura aumenta, lo que hace que el termómetro no se pueda utilizar hasta que se devuelva a la fábrica para reacondicionamiento. Para evitar esto, algunos servicios meteorológicos requieren que todos los termómetros de vidrio de mercurio se lleven adentro cuando la temperatura descienda a -37 ° C (-35 ° F).

Para medir temperaturas meteorológicas más bajas, se puede utilizar un termómetro que contenga una aleación de mercurio- talio que no se solidifique hasta que la temperatura descienda a -61,1 ° C (-78,0 ° F).

Eliminación [ editar ]

A partir de 2012 , muchos termómetros de mercurio en vidrio se utilizan en meteorología ; sin embargo, son cada vez más raros para otros usos, ya que muchos países los prohibieron para uso médico debido a la toxicidad del mercurio. Algunos fabricantes usan galinstan , una aleación líquida de galio , indio y estaño , como reemplazo del mercurio.

El típico "termómetro de fiebre" contiene entre 0,5 y 0,3 g (0,28 y 0,17 dracmas ) de mercurio elemental. [7] [8] La ingestión de esta cantidad de mercurio representaría poco peligro, pero la inhalación del vapor podría provocar problemas de salud. [9]

Lista de países con regulaciones o recomendaciones sobre termómetros de mercurio [ editar ]

Mapa de los países de la Unión Europea que prohibieron los termómetros de mercurio en vidrio de acuerdo con la Directiva 2007/51 / EC a 22 de enero de 2013. Los países en azul han hecho prohibiciones legales sobre el tema, los países en gris son de estatus desconocido en el presente, y los países en rojo son aquellos cuyo "Estado miembro no considera necesarias las medidas de ejecución nacional". [10]

Argentina [ editar ]

En febrero de 2009, el Ministerio de Salud de Argentina instruyó mediante resolución 139/09 que todos los centros de salud y hospitales deben comprar termómetros y medidores de presión arterial sin mercurio y convocó a dentistas , técnicos médicos y especialistas en salud ambiental para comenzar a eliminar esta toxina. [11] En 2020 , los termómetros de mercurio todavía estaban a la venta al público en las farmacias .

Austria [ editar ]

Se llevó a cabo una acción de devolución voluntaria para los termómetros que contienen mercurio basada en el Plan Federal de Gestión de Residuos de 2006, y se llevó a cabo en estrecha cooperación entre la Cámara de Farmacéuticos de Austria (Österreichische Apothekerkammer) y el Ministerio Federal de Medio Ambiente., un triturador de residuos privado, un productor de termómetros electrónicos y un distribuidor de productos farmacéuticos. La empresa de eliminación suministró a cada farmacia (aproximadamente 1200) un contenedor de recolección y cubrió el costo de eliminación. El distribuidor farmacéutico cubrió los costos logísticos de la distribución de los termómetros. Las farmacias aceptaron un reembolso de solo 0,50 euros por termómetro por manipulación (muy por debajo de su margen normal). El proveedor proporcionó los termómetros a un precio reducido. El Ministerio Federal apoyó cada termómetro vendido (cubriendo alrededor del 30% de los costos directos) y publicitó el proyecto. Durante el período de recolección, los consumidores pueden traer un termómetro de mercurio y comprar un termómetro electrónico por un precio subsidiado de 1 euro. Entre octubre de 2007 y enero de 2008, alrededor de 465,Se vendieron 000 termómetros electrónicos y se recogieron alrededor de un millón de termómetros de mercurio (que en conjunto contienen alrededor de 1 tonelada de mercurio).[12]

Filipinas [ editar ]

Según la Orden administrativa 2008-0221 del Departamento de Salud de Filipinas, todo el equipo de mercurio de los hospitales, incluidos los termómetros de mercurio en vidrio, se eliminará gradualmente en Filipinas para el 28 de septiembre de 2010. Incluso antes de que se publicara la orden, 50 hospitales ya han prohibido el mercurio en sus establecimientos. Entre estos cincuenta hospitales, el Philippine Heart Center fue el primero en hacerlo. San Juan de Dios Hospital , Philippine Children's Medical Center , San Lazaro Hospital , Ospital ng Muntinlupa , Lung Center of the Philippines , National Kidney and Transplant Institute ,El Centro Médico Adventista de Manila y el Hospital Las Piñas también tomaron medidas para prohibir el químico tóxico. El país fue el primero en dar un paso para prohibir el mercurio en su sistema de atención médica en el sudeste asiático . [13] [14]

Reino Unido [ editar ]

Desde que la directiva 2007/51 / EC de la Unión Europea entró en vigor el 3 de abril de 2009, la Agencia de Protección de la Salud del Reino Unido (HPA) informó que los termómetros de mercurio ya no se podían vender al público en general. Las tiendas que tenían existencias de termómetros sin vender tuvieron que retirarlos de la venta; Los termómetros de mercurio comprados antes de esta fecha podrían usarse sin implicaciones legales. El propósito de estas restricciones es proteger el medio ambiente y la salud pública al disminuir la cantidad de desechos de mercurio liberados. [15] La HPA, en 2007, publicó una guía para hacer frente a pequeños derrames de mercurio. [dieciséis]

Estados Unidos [ editar ]

En los Estados Unidos, tanto la Academia Estadounidense de Pediatría [17] como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos [18] recomiendan que se utilicen termómetros alternativos en el hogar. [17]

Ver también [ editar ]

  • Sonda de mercurio , un dispositivo de sondeo eléctrico para muestrear para caracterización eléctrica
  • Interruptor de mercurio , un circuito eléctrico, interruptor de encendido y apagado que utiliza el elemento mercurio.
  • Conmutador giratorio de mercurio , un circuito eléctrico, interruptor de inversión de corriente que utiliza el elemento mercurio
  • Turbina de vapor de mercurio , un motor rotativo para producir electricidad a partir de vapor de mercurio.

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b Daniel Gabriel Fahrenheit nació en Danzig (Gdańsk), entonces una ciudad predominantemente de habla alemana en el Voivodato de Pomerania de la Commonwealth Polaco-Lituana . Más tarde se mudó a la República Holandesa a los 15 años, donde pasó el resto de su vida (1701-1736).
  2. ↑ a b Bolton, Henry Carrington : Evolución del termómetro, 1592-1743 . ( Easton, PA: Chemical Publishing Company, 1900). Henry Carrington Bolton (1900): "[...] El origen de un invento primordial se ve a veces oscurecido por la incapacidad del descubridor de reclamar definitivamente el producto de su inspiración debido al hecho de que él mismo no pudo apreciar su gran importancia y su utilidad. La tarea de esbozar el origen del termómetro está plagada de dificultades similares; el inventor real es conocido solo de segunda mano, su desarrollo de un juguete crudo a un instrumento de precisión ocupó más de un siglo, y su historia temprana es cargados de afirmaciones erróneas que han sido reiteradas con tal dogmatismo que han recibido el falso sello de autoridad ".
  3. ^ Knake, Maria (abril de 2011). "La anatomía de un termómetro de líquido en vidrio" . AASHTO re: source, anteriormente AMRL (aashtoresource.org) . Consultado el 4 de agosto de 2018 . Durante décadas, los termómetros de mercurio fueron un pilar en muchos laboratorios de pruebas. Si se usan y calibran correctamente, ciertos tipos de termómetros de mercurio pueden ser increíblemente precisos. Los termómetros de mercurio se pueden utilizar a temperaturas que oscilan entre los -38 y los 350 ° C aproximadamente. El uso de una mezcla de mercurio y talio puede extender la usabilidad de los termómetros de mercurio a baja temperatura a -56 ° C. (...) Sin embargo, se han encontrado pocos líquidos que imiten las propiedades termométricas del mercurio en repetibilidad yprecisión de la medición de temperatura . Por tóxico que pueda ser, cuando se trata de termómetros LiG [líquido en vidrio], el mercurio sigue siendo difícil de superar.
  4. ^ Grigull, Ulrich (1966). Fahrenheit, pionero de la termometría exacta . (Las actas de la octava Conferencia Internacional de Transferencia de Calor, San Francisco, 1966, Vol. 1, págs. 9-18.)
  5. ^ "Anders Celsius 1701-1744" . Observatorio Astronómico: Historia . Universidad de Uppsala.
  6. ^ Smith, Jacqueline (2009). "Apéndice I: Cronología" . Diccionario de datos sobre el tiempo y el clima . Publicación de Infobase. pag. 246. ISBN 978-1-4381-0951-0. 1743 Jean-Pierre Christin invierte los puntos fijos en la escala Celsius para producir la escala que se usa hoy.
  7. ^ "Termómetros y termostatos: termómetros de fiebre" . Mercurio y el medio ambiente: productos que contienen mercurio . Environment Canada. 2010-06-03.
  8. ^ "Mercurio: termómetros" . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. * termómetros orales / rectales / para bebés, que contienen aproximadamente 0,61 gramos de mercurio; y * termómetros de temperatura basal, que contienen aproximadamente 2,25 gramos de mercurio.
  9. ^ "Mercurio y salud humana" . Vida sana: es su salud: medio ambiente . Health Canada. 2009-03-02. Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2006.
  10. ^ "Disposiciones nacionales comunicadas por los Estados miembros relativas a: Directiva 2007/51 / CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 25 de septiembre de 2007 que modifica la Directiva 76/769 / CEE del Consejo relativa a las restricciones a la comercialización de determinados dispositivos de medición que contienen mercurio" . EUR-Lex. 72007L0051.
  11. ^ Diario Clarín, Argentina comienza a decir adiós a los termómetros de mercurio, 14/04/11 (en español)
  12. ^ UNEP (DTIE) / Mercury / WG / 1 / INF / 3 Borrador de directrices técnicas sobre la gestión ambientalmente racional de los desechos de mercurio, 2010 Archivado el 14 de abril de 2010 en la Wayback Machine.
  13. ^ http://zerowastepilipinas.files.wordpress.com/2009/12/01_faye-ferrer.pdf
  14. ↑ Salazar T (13 de septiembre de 2008). "Hospitales de RP para eliminar gradualmente los dispositivos que contienen mercurio" . Inquirer diario filipino . Archivado desde el original el 24 de octubre de 2008.
  15. ^ Informe sobre venenos y peligros químicos de la Agencia de Protección de la Salud del Reino Unido, de la División de Venenos y Peligros Químicos, número 16 de enero de 2010, p6: ¿El sitio web de la Agencia de Protección de la Salud evita daños por rotura de termómetros de mercurio? Archivado el 3 de diciembre de 2013 en Wayback Machine.
  16. ^ HPA: Mercurio en entornos residenciales: guía paso a paso para limpiar derrames. 2007, actualizado el 6 de agosto de 2009 Archivado el 3 de diciembre de 2013 en Wayback Machine.
  17. ^ a b Goldman LR; Shannon MW; Comité de Salud Ambiental (julio de 2001). "Informe técnico: mercurio en el medio ambiente: implicaciones para los pediatras" . Pediatría . 108 (1): 197-205. doi : 10.1542 / peds.108.1.197 . PMID 11433078 . 
  18. ^ "Las cosas se están calentando con mercurio en termómetros" . Protección de la salud infantil . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.