Es una magnitud que adquiere el mismo valor en dos sistemas puestos en contacto térmico entre sí, a los cuales se les permite arribar al equilibrio térmico. La temperatura es un indicador de la energía térmica promedio de las partículas en una sustancia, contenida en los procesos de traslación, rotación y vibración de sus moléculas.
La Escala Termodinámica
En la física la noción de temperatura queda definida a partir de conceptos termodinámicos y por eso la llamamos temperatura termodinámica. Ella es reconocida como una de las siete magnitudes de base del Sistema Internacional de Unidades (SI).
De acuerdo como lo indica T. Quinn, en su libro titulado “Temperature”, la medición de la temperatura termodinámica es compleja, requiere de mucho tiempo de realización y la repetibilidad que se consigue con un termómetro que mide temperatura termodinámica, por ejemplo, con el mejor termómetro de gas, es mayor que la que se obtiene con un termómetro de resistencia. Dado que para la mayoría de las aplicaciones resulta más importante la facilidad de uso y la reproducibilidad se utiliza una escala práctica como lo es la Escala Internacional de Temperatura de 1990
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90)
La ITS-90 define por analogía a la Temperatura Kelvin Internacional (T90) y a la Temperatura Celsius Internacional (t90), mediante:
Por otro lado, la temperatura (T90) que se mide siguiendo los lineamientos de la ITS-90 no es estrictamente la temperatura termodinámica sino una muy buena aproximación de ella. De hecho y de acuerdo al propio texto de la ITS-90: “La ITS-90 ha sido construida en forma tal que, en todo su rango, para cualquier valor de temperatura, el valor numérico de T90 es una aproximación cercana al valor numérico de T, de acuerdo con las mejores estimaciones (disponibles) al momento de adoptar la escala”. La escala se actualiza periódicamente (la versión anterior es de 1968, la cual se corrigió en 1975) y para ello se nutre de los resultados de las investigaciones que se van realizando, las cuales tienen en cuenta las mejores mediciones de temperatura realizadas en el ámbito de la termometría científica.
En la publicación “The International Temperature Scale of 1990 ITS-90” (http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/ITS-90_metrologia.pdf) se dan los lineamientos para realizar la escala. En dicha publicación, se:
Esquema de la ITS-90
| Temperatura | Termómetro | Puntos fijos | Ecuación de interpolación |
|---|---|---|---|
| 0,65 K à 5,0 K | Termómetro de gas Helio | - | Relación T = T(P), polinomio en función de P o del logaritmo de P. |
| 3,0 K à 24,5 K | Termómetro de gas Helio | 3 K< T < 5 K, e-H2, Ne(T) | T = T(P) polinomio grado 2 |
| 13,8 K à 962 °C | Termómetros de resistencia de platino patrón | e-H2(T,V), Ne(T), O2 (T), Ar(T), Hg(T), H2O(T), Ga(F), In(S), Sn(S), Zn(S), Al(S), Ag(S) | T = T(R), polinomio |
| 962 ºC à | Termómetro de radiación monocromática | Ag(S), Au(S), Cu(S) | Ley de Planck |
El INTI por el decreto 788/03, que reglamenta la ley 19511, posee entre sus funciones, aquella de “realizar, reproducir y mantener los patrones nacionales de medida y difundir la exactitud de medición”. En el INTI se disemina la ITS-90 cubriendo el intervalo comprendido entre -189 ºC (punto triple de argón) hasta 2200 °C. Para ello se cuenta con: termómetros patrones de resistencia de platino (SPRT), diferentes medios isotermos (criostatos, baños de fluidos, hornos), equipamiento de alta exactitud para medición de termómetros de resistencia (puente para la medición de resistencia eléctrica) y celdas de puntos fijos termométricos:
Puntos fijos de la ITS-90 que posee el INTI
| Puntos fijos | t90/(ºC) | Incertidumbre (k=2)(mK) |
|---|---|---|
| Punto triple de argón (Ar) | -189,3442 | 1,3 |
| Punto triple de mercurio (Hg) | -38,8344 | 0,7 |
| Punto triple de agua | 0,01 | 0,4 |
| Punto de fusión de galio (Ga) | 29,7646 | 0,7 |
| Punto de solidificación del indio (In) | 156,5985 | 2,2 |
| Punto de solidificación del estaño (Sn) | 231,928 | 2,3 |
| Punto de solidificación del zinc (Zn) | 419,527 | 4 |
| Punto de solidificación del aluminio (Al) | 660,323 | 7 |
| Punto de solidificación de la plata (Ag) | 961,78 | 14 |
| Punto de solidificación del oro (Au) | 1064,18 | * |
Los valores de incertidumbre informados corresponden a las mejores capacidades de medición (CMC´s) para la calibración de un termómetro de resistencia de platino patrón, en los valores de temperatura indicados.
(*) Actualmente la diseminación de la porción superior de la ITS-90 (t ≥ 961,78 °C) está referida a lámparas pirométricas calibradas en el exterior.
| Referencia | Intervalo de temperaturas(°C) | Longitud de onda(nm) | Incertidumbre (k=2)(ºC) |
|---|---|---|---|
| Lámpara evacuada, de alta estabilidad, con filamento de tungsteno. | 800 a 1500 | ~ 650 | 0,00075.t/(°C) |
| Lámpara con gas, de alta estabilidad, con filamento de tungsteno. | 1500 a 2200 | ~ 650 | 0,0024.t/(°C) |
En el rango de temperaturas superiores 961,78 ºC y hasta 2200 ºC, la referencia nacional de temperatura la constituyen diversas lámparas pirométricas, que disponen de trazabilidad a la ITS 90. Para la diseminación de esta porción de la escala se utiliza además un termómetro de radiación como comparador de radiancia.
Los valores de incertidumbre informados corresponden a las mejores capacidades de medición (CMC´s) para la calibración de lámparas pirométricas, en los valores.
