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El método científico y las mediciones · Instrumentos de medición

Instrumentos de medición de temperatura y presión

Un día de verano (la estación seca) sales del colegio en la Ciudad de Panamá y sientes un calor fuerte. En la estación de servicio, el medidor de las llantas del carro marca 32 psi. ¿Con qué instrumento se mide cada cosa? ¿Miden lo mismo la temperatura y la presión? ¿Y por qué en Boquete un barómetro marca menos que en la costa? Al final de la página responderás estas preguntas.

Temperatura y presión: dos magnitudes distintas

La temperatura indica qué tan caliente o frío está un cuerpo: está relacionada con la agitación de sus partículas. La presión es la fuerza que se ejerce sobre cada unidad de superficie: $p = \frac{F}{A}$. Se mide con un instrumento distinto porque son magnitudes distintas.

Magnitud Instrumentos Unidades más usadas
Temperatura termómetro, pirómetro °C, K, °F
Presión barómetro, manómetro, tubo de Pitot Pa, atm, mmHg, psi, bar
Dos columnas que relacionan la temperatura con el termómetro y el pirómetro, y la presión con el barómetro, el manómetro y el tubo de Pitot Temperatura Termómetro Pirómetro Presión Barómetro Manómetro Tubo de Pitot
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Asocia cada instrumento con la magnitud que mide: termómetro, barómetro y manómetro. Escribe una línea por instrumento con el formato «instrumento: magnitud que mide».

Asocia cada instrumento con la magnitud que mide: termómetro, barómetro y manómetro. Escribe una línea por instrumento con el formato «instrumento: magnitud que mide».

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Instrumentos para medir temperatura

Termómetro. Es el instrumento común para temperaturas cotidianas. El de líquido (mercurio o alcohol coloreado) funciona porque el líquido se dilata al calentarse y sube por un tubo delgado. También existen los digitales, de uso frecuente en el hogar y los centros de salud. Sirve para el aire del patio (unos 30 °C en verano), el cuerpo (36-37 °C) o un invernadero.

Pirómetro. Mide temperaturas muy altas, como las de hornos de fundición o metales al rojo vivo, sin tocar el objeto: capta la radiación (luz e infrarrojo) que emite. Un termómetro de mercurio no serviría allí: el mercurio hierve a unos 357 °C y el vidrio se dañaría, además de que habría que sumergirlo en el material.

Escalas de temperatura

  • Celsius (°C): la de uso diario en Panamá.

  • Kelvin (K): la del Sistema Internacional. $T = t + 273.15$

  • Fahrenheit (°F): de uso común en países anglosajones. $F = \frac{9}{5}t + 32$

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Dayana quiere conocer la temperatura del aire en el patio del colegio durante un día de verano (estación seca). Indica qué instrumento usaría y escribe dos unidades en…

Dayana quiere conocer la temperatura del aire en el patio del colegio durante un día de verano (estación seca). Indica qué instrumento usaría y escribe dos unidades en que podría expresar la lectura.

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Un pirómetro se usa para medir la temperatura de un horno de fundición sin tocar el material. Explica en una o dos frases por qué un termómetro de mercurio común no…

Un pirómetro se usa para medir la temperatura de un horno de fundición sin tocar el material. Explica en una o dos frases por qué un termómetro de mercurio común no serviría para esa situación y qué tipo de temperaturas mide el pirómetro.

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Gabriela lee en el laboratorio un termómetro que marca $25\ ^\circ\text{C}$. Convierte esa temperatura a kelvin con $T=t+273.15$ y a grados Fahrenheit con…

Gabriela lee en el laboratorio un termómetro que marca $25\ ^\circ\text{C}$. Convierte esa temperatura a kelvin con $T=t+273.15$ y a grados Fahrenheit con $F=\frac{9}{5}t+32$. Indica cuál de las tres escalas es la del Sistema Internacional.

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Instrumentos para medir presión

Barómetro. Mide la presión atmosférica, la que ejerce el peso del aire sobre nosotros. El de mercurio (Torricelli) equilibra el peso del aire con una columna de mercurio: al nivel del mar mide 760 mm de altura.

Manómetro. Mide la presión de un fluido (gas o líquido) encerrado, por ejemplo el gas de un tanque, el aire de una llanta o el agua de una tubería. Casi siempre marca la presión manométrica: la diferencia respecto a la presión atmosférica.

Tubo de Pitot. Es un tubo abierto que se coloca de frente a una corriente de fluido. Mide la diferencia entre la presión de choque y la presión del fluido, y de ella se obtiene la velocidad del fluido. Se usa en aviones y en túneles de viento.

Unidades de presión

Unidad Equivalencia aproximada
1 atm 101,325 Pa
1 atm 760 mmHg
1 atm 14.7 psi
1 bar 100,000 Pa

El pascal ($1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$) es la unidad del SI.

Un barómetro de mercurio con una columna de 760 mm y un manómetro conectado a una llanta vacío 760 mm Barómetro Manómetro (psi)
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Omar revisa la presión de las llantas de un carro en una estación de servicio y el medidor marca $32\ \text{psi}$. Indica qué instrumento es el que mide esa presión, qué…

Omar revisa la presión de las llantas de un carro en una estación de servicio y el medidor marca $32\ \text{psi}$. Indica qué instrumento es el que mide esa presión, qué magnitud mide y por qué se diferencia de un barómetro. Menciona además otra unidad de presión que conozcas.

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Un barómetro de mercurio marca $760\ \text{mm Hg}$ al nivel del mar, mientras que en Boquete, a mayor altitud, otro barómetro marca un valor menor. Explica por qué…

Un barómetro de mercurio marca $760\ \text{mm Hg}$ al nivel del mar, mientras que en Boquete, a mayor altitud, otro barómetro marca un valor menor. Explica por qué cambia la lectura al subir, indica qué magnitud se mide y cuál es su equivalente aproximado en $\text{atm}$ para la lectura de $760\ \text{mm Hg}$.

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Elegir el instrumento adecuado

Para elegir, hazte dos preguntas: ¿qué magnitud mido? y ¿en qué rango o condición?

Situación Instrumento Unidad
Aire de un invernadero (≈ 30 °C) termómetro °C
Interior de un horno (> 900 °C) pirómetro °C o K
Presión del aire del lugar barómetro mmHg, atm, hPa
Gas en un tanque cerrado manómetro psi, Pa, bar
Velocidad de un fluido o avión tubo de Pitot presión en Pa; velocidad en m/s

El tubo de Pitot se parece al barómetro y al manómetro en que los tres se basan en la presión y se leen en unidades de presión. Se diferencian en lo que miden: el barómetro, la presión atmosférica; el manómetro, la presión de un fluido encerrado; el Pitot, una diferencia de presiones de la que se calcula la velocidad.

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Joel trabaja en un laboratorio de un proyecto agrícola y debe registrar cuatro datos: la temperatura de un invernadero (alrededor de $30\ ^\circ\text{C}$), la…

Joel trabaja en un laboratorio de un proyecto agrícola y debe registrar cuatro datos: la temperatura de un invernadero (alrededor de $30\ ^\circ\text{C}$), la temperatura del interior de un horno industrial (más de $900\ ^\circ\text{C}$), la presión atmosférica del lugar y la presión del gas dentro de un tanque cerrado. Elige el instrumento adecuado para cada dato (termómetro, pirómetro, barómetro, manómetro) y justifica cada elección. Indica una unidad apropiada para cada magnitud.

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El tubo de Pitot se usa en aviones y en túneles de viento. Explica qué magnitud permite determinar y qué relación tiene con la medición de presión. Luego compara su uso…

El tubo de Pitot se usa en aviones y en túneles de viento. Explica qué magnitud permite determinar y qué relación tiene con la medición de presión. Luego compara su uso con el de un barómetro y de un manómetro, indicando en qué se parecen y en qué se diferencian las magnitudes que cada uno mide. Escribe las unidades en que se expresarían las lecturas de cada instrumento.

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Resumen

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