Nº 1002051. Termómetro de gas a volumen constante (1967)

El termómetro de gas es un dispositivo que permite medir temperaturas utilizando como magnitud o propiedad termométrica la presión o el volumen de un gas. Si se considera el gas como ideal, en un termómetro de gas a volumen constante se tiene que la temperatura es proporcional a la presión medida en el gas; y, en un termómetro de gas a presión constante, se tiene que la temperatura es proporcional al volumen que midamos que ocupa dicho gas. Pese a la aproximación que supone considerar al gas como ideal, este termómetro, delicado de manejar, es bastante exacto, lo que permite usarle para calibrar, a su vez, otros termómetros.

El precedente de este tipo de termómetros estaría en el termoscopio diseñado por el físico y astrónomo italiano Galileo Galilei (1564-1642) en 1592, si bien la versión mejorada, ya con escala graduada, llegaría en 1702 de la mano del físico e inventor francés Guillaume Amontons (1663-1705). Más tarde, sería el físico británico William Thomson, Lord Kelvin (1824-1907) quien, en 1848, introduciría la escala absoluta de temperaturas (en Kelvin), coincidente con la escala del termómetro de gas a volumen constante, siempre que se trabaje con el gas a muy baja presión.

En el caso más habitual, el del termómetro de gas a volumen constante, éste consta, fundamentalmente, de una ampolla de vidrio que contiene el gas y de un tubo manométrico en forma de U que contiene mercurio. Al calentar el gas, éste se dilata, de modo que, como hay que mantener el volumen constante, se debe desplazar verticalmente una de las ramas del tubo en U hasta conseguir que el gas (normalmente aire) vuelva a ocupar su volumen inicial. Leyendo entonces la presión del gas en el manómetro de mercurio conectado al sistema (mediante la altura de columna de mercurio) y, previa calibración del equipo, se puede conocer la temperatura de dicho gas. Esta calibración se suele hacer usando como puntos fijos la temperatura de fusión del hielo y la temperatura de ebullición del agua, con las debidas correcciones (por ejemplo, la temperatura de ebullición del agua se ve influida por la presión atmosférica que haya justo en el momento de la experiencia). Para ello, el bulbo con el aire se debe poner en contacto en un recipiente que contenga, respectivamente, un baño de hielo fundente finamente dividido y un baño de vapor de agua hirviendo, calentada por un mechero Bunsen. Una vez se ha calibrado el termómetro, para medir la temperatura de una situación problema, por ejemplo, un baño de agua caliente, se mide la presión del gas y, mediante la ecuación de la recta de calibración, se obtiene la temperatura de dicho baño. En el caso del termómetro a presión constante, se procede de modo similar, sólo que se deja variar el volumen del gas y lo que se controla, mediante el manómetro, es que la presión del gas sea siempre la misma, de modo que, midiendo el nuevo volumen, se conoce la temperatura.

El equipo de nuestro museo tiene una altura de 71 cm y está colocado sobre una base de madera de 40 cm x 16 cm. El vaso donde se deposita el hielo o el agua es de cobre, con 9,5 cm de diámetro y 10 cm de altura; la ampolla del gas que se coloca dentro del vaso es de vidrio, con 6,5 cm de diámetro y está conectada mediante un tubo de vidrio (con llave de paso) al sistema manométrico en U, de vidrio con mercurio y goma de conexión, con un sistema para subirlo o bajarlo verticalmente. La escala manométrica es de madera, de hasta 60 cm de lectura, con divisiones de mm.

Este equipo, que perteneció al Laboratorio de Termodinámica y Termotecnia de la Escuela, es de la prestigiosa marca Griffin, una empresa inglesa de suministros de equipamiento científico creada a mitad del s. XIX por el químico John Joseph Griffin (1802-1877) y que, tras sucesivas fusiones, aún existe. Según consta en su factura, este termómetro fue adquirido en 1967 a la distribuidora Hucoa-Erlöss, con sede en Madrid y que aún existe, por un precio de 4875 pesetas (unos 735 euros actualizados a hoy en día).

Catalogación, documentación, texto y fotografía: Prof. A. Vitores (2021)