Termómetro de Galileo

Termómetro de Galileo

 Energía

 

 

Detalles de la actividad

El termómetro de Galileo consiste en un tubo de vidrio cerrado que contiene un líquido transparente con un coeficiente de dilatación ($\alpha$) mayor que el del agua (generalmente tetracloruro de carbono, etanol o isopropanol, que tienen un coeficiente de dilatación unas cinco veces mayor que el del agua).

En el interior hay unas ampollas que contienen líquidos coloreados y llevan colgadas unas plaquitas en las que está grabada la temperatura a la que se mantienen flotando en equilibrio. Por encima de esa temperatura la ampolla se hunde y por debajo de ella flota.

El funcionamiento del termómetro de Galileo está basado en la variación de la densidad ($\rho$) de un líquido con la temperatura, variación que sigue la ley:

$$\rho_{(t)} = \frac{\rho_0}{1 + \alpha(t - t_0)}$$ y debido a esto al cambio que sufre la fuerza de empuje, que según el principio de Arquímedes, hace que cada ampolla flote o se hunda: $$F_{empuje} = g \cdot V_{ampolla}\cdot\rho_{líquido}$$

Por otro lado, el peso del conjunto ampolla, plaquita y líquido contenido es:

$$P =(m +V_{líquido} \cdot\rho_{líquido})g$$

Por lo tanto la fuerza total que actua sobre una ampolla es:

$$F_T = [V_{ampolla}\cdot\rho_{líquido} - (m +V_{líquido} \cdot\rho_{líquido})]\cdot g$$

Cuando la fuerza ascensional se iguala al peso, la fuerza total se anula y la esfera permanece en equilibrio en el líquido.

$$[V_{ampolla}\cdot\rho_{líquido} - (m +V_{líquido} \cdot\rho_{líquido})]\cdot g = 0$$

Y operando obtenemos:

$$[V_{ampolla} - \frac{m[1 + \alpha(t - t_0)]}{\rho_0}]-V_{líquido} = 0$$

En estas condiciones la ampolla está flotando en equilibrio. Si la temperatura sube, será:

$$[V_{ampolla} - \frac{m[1 + \alpha(t - t_0)]}{\rho_0}]-V_{líquido} < 0$$

y la ampolla descenderá y si la temperatura baja, será:

$$[V_{ampolla} - \frac{m[1 + \alpha(t - t_0)]}{\rho_0}]-V_{líquido} > 0$$ y la ampolla subirá.

Instrucciones

La temperatura sube y baja automáticamente y, si lo deseas, puedes usar el deslizador.

Fecha de publicación: 16-03-2018

Categoría: Energía

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