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332 Capítulo 16 Temperatura y dilatación

en estrecho contacto con el objeto y permitiendo que los dos alcancen el equilibrio térmico.
La temperatura indicada por un número en el termómetro graduado corresponde también a la
temperatura de los objetos circundantes.

Un termómetro es un dispositivo que, mediante una escala graduada, indica
su propia temperatura.

Son necesarios dos requisitos para construir un termómetro. El primero es que debe haber
una certeza de que alguna propiedad termométrica X varía con la temperatura t. Si la varia­
ción es lineal, podemos escribir
t = kX

donde k es la constante de proporcionalidad. La propiedad termométrica debe ser tal que
se pueda medir fácilmente, por ejemplo, la dilatación de un líquido, la presión de un gas o
la resistencia de un circuito eléctrico. Otras cantidades que varían con la temperatura son la
energía de radiación, el color de la luz emitida, la presión de vapor y la susceptibilidad mag­
nética. Se han construido termómetros para cada una de estas propiedades termométricas. La
selección depende de los límites de temperatura en las que el termómetro es lineal y además
de la mecánica de su uso.
El segundo requisito para construir un termómetro es establecer una escala de temperaturas.
Las primeras escalas de temperatura se basaron en la selección de puntos fijos superiores e infe­
riores correspondientes a temperaturas adecuadas para medidas de laboratorio. Dos temperatu­
ras convenientes y fácilmente reproducibles se eligen como el punto fijo inferior y superior.
Ei punto fijo inferior (punto de congelación) es la temperatura a la cual el agua
y el hielo coexisten en equilibrio térmico bajo una presión de 1 atm.
El punto fijo superior (punto de ebullición) es la temperatura a la cual el agua
y el vapor coexisten en equilibrio bajo una presión de 1 atm.

Una forma de medir la temperatura, que se usa muy a menudo en el trabajo científico,
se originó a partir de una escala desarrollada por el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-
1744). En la escala Celsius se asignó de forma arbitraria el número 0 al punto de congelación
y el número 100 al de ebullición. Así, a la presión atmosférica, hay 100 divisiones entre el
punto de congelación y el punto de ebullición del agua. Cada división o unidad de la escala
recibe el nombre de grado (°); por ejemplo, con frecuencia se considera que la temperatura
ambiente es de 20°C, lo cual se lee como veinte grados Celsius.
Otra escala para medir la temperatura fue creada en 1714 por Gabriel Daniel Fahrenheit.
El desarrollo de esta escala se basó en la elección de otros puntos fijos: Fahrenheit escogió
la temperatura de congelación de una solución de agua salada como su punto fijo inferior
y le asignó el número y unidad de 0°F. Para el punto fijo superior eligió la temperatura del
cuerpo humano. Por alguna razón inexplicable, él designó el número y la unidad 96°F para la
temperatura del cuerpo. El hecho de que la temperatura del cuerpo humano sea en realidad de
98.6°F indica que se cometió un error experimental al establecer la escala. Si relacionamos
la escala Fahrenheit con los puntos fijos que fueron aceptados universalmente para la escala
Celsius, observamos que 0 y 100°C corresponden a 32 y 212°F respectivamente.
Es posible comparar las dos escalas calibrando termómetros comunes de mercurio conte­
nido en vidrio. En este tipo de termómetro se aprovecha el hecho de que el mercurio líquido
se dilata al aumentar la temperatura. El instrumento consta de un tubo capilar de vidrio al
vacío, con un depósito de mercurio en su base y cerrado en su extremo superior. Puesto que
el mercurio se dilata más que el tubo de vidrio, la columna de mercurio se eleva en el tubo
hasta que el mercurio, el vidrio y sus alrededores están en equilibrio.
Suponga que fabricamos dos termómetros sin graduar y los colocamos en una mezcla
de hielo y agua, como se indica en la figura 16.4. Después de permitir que las columnas de
mercurio se estabilicen, marcamos 0°C en uno de los termómetros y 32°F en el otro. A con­
tinuación, colocamos los dos termómetros directamente sobre agua hirviendo, permitiendo
que las columnas de mercurio se estabilicen en el punto de vapor. Nuevamente marcamos los