Así surgió el termómetro de mercurio, un instrumento con paradigma propio

A lo largo de la historia de la meteorología, muchas son las temperaturas que han quedado plasmadas por resultar únicas en diversos aspectos. Las hay más altas, más bajas, inusuales para la época en que se producen, hay incluso períodos en que los grados oscilan poco, bien por arriba o bien por abajo. Sin embargo, de entre todos los casos especiales registrados, uno de ellos resulta un auténtico hito. Sucedió en el invierno de 1709 en la ciudad alemana de Danzig.

No es que fuera excepcionalmente fría, tampoco calurosa. Lo que sucedió entonces es que, de pronto, a alguien se le ocurrió tomarla como referencia para el aparato que acababa de inventar. Ese alguien no era otro que Gabriel Daniel Fahrenheit. En aquel momento estaba tomando forma un nuevo viejo instrumento, y con él un nuevo paradigma.

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C. Macías

El aire se expande y se contrae con la temperatura. También el agua. Lo mismo ocurre con los metales como el mercurio. Estas reglas de la química tuvieron que ser paulatinamente estudiadas para llegar a comprenderlas y, sobre todo, hacer de ellas un mecanismo útil. Por eso el nacimiento del termómetro no es uno solo, pero… ¿Cuándo empezó a crearse esta herramienta de uso habitual en esta época del año?

Un tuvo muy antiguo

La invención del primer termómetro se le atribuye a Héroe de Alejandría, considerado el mayor experimentador de la Antigüedad. Por supuesto, su termómetro no se parecía en nada al que encuentras hoy en cualquier farmacia, ni siquiera puede denominarse termómetro. Se trataba de un dispositivo formado por un tubo lleno de aire cuyo extremo estaba sumergido en un pequeño recipiente con agua. Cuando este termoscopio, nombre más propio según su mecanismo, tocaba una superficie fría o caliente, el aire se expandía o contraía, lo que provocaba que la interfaz aire-agua fluctuara.

Era algo así como un termómetro sin escala, que solo mostraba las diferencias de temperatura. Así, por ejemplo, podría mostrar que algo se estaba calentando, pero no medía todos los datos que puede medir un termómetro, como una temperatura exacta en grados. De hecho, no existía escala posible para hacerlo. Primero habría que inventarla.

Bajo este mismo principio, varias personas inventaron una versión del termoscopio a lo largo de los siglos que se sucedían, pero la escala seguía ausente. Ya en 1593, Galileo Galilei creó uno con agua, que por primera vez permitió medir las variaciones de temperatura. Para llevarlo a cabo colocó un recipiente lleno de bulbos de masa variable, cada uno con una marca de temperatura, que fue llenando. Como la flotabilidad del agua cambia con la temperatura, algunas de las bombillas se hundían mientras que otras flotaban, y la bombilla más baja indicaba la temperatura que tenía.

Del agua al mercurio sin olvidar el vino

Galileo entendía que la ciencia comenzaba con una medición meticulosa, y bajo ese enfoque intentó darle una vuelta al termoscopio. Era 1610, y el científico estaba inventando el primer termómetro de alcohol, concretamente de vino.

Un siglo después, en 1714, Fahrenheit introdujo el termómetro de mercurio, y para 1724, añadió la escala de temperatura estándar que lleva su nombre, la escala Fahrenheit, para registrar los cambios de temperatura de manera precisa.

Fahrenheit basó su escala en la temperatura del cuerpo humano. Aunque originalmente era de 100 grados en su escala, acabó ajustándola a 98,6 grados

La escala Fahrenheit dividía los puntos de congelación y ebullición del agua en 180 grados; 32 grados era el punto de congelación del agua y 212 grados era su punto de ebullición. Cero grados se basaba en la temperatura de una mezcla igual de agua, hielo y sal. Fahrenheit basó su escala de temperatura en la temperatura del cuerpo humano. Originalmente, la temperatura del cuerpo humano era de 100 grados en la escala Fahrenheit, pero desde entonces se ha ajustado a 98,6 grados.

Prueba tras prueba

Entonces, ¿por qué era necesario el mercurio? Pues porque para ese momento había aparatos que medían aproximadamente el calor o el frío y habían aparecido los primeros termómetros de alcohol, pero el mercurio permitía medir un margen más amplio de temperaturas, y con mayor precisión.

El mercurio tiene un coeficiente de expansión más alto que el agua, lo que significa que los cambios en su volumen con la temperatura son más notorios. Sin embargo, su valor es casi seis veces menor que el del alcohol. En perspectiva, el aumento o disminución del volumen de alcohol por grado de aumento de temperatura sería seis veces mayor que el volumen de mercurio.

Esto significa que, en un tubo sellado, este metal subiría a un ritmo mucho más lento que el alcohol, pero también significa que el mercurio bajaría con la misma lentitud cuando se retira el termómetro de una olla llena de agua hirviendo.

De la escala Fahrenheit a los grados celsius

Si bien su termómetro resultó definitivo, los números poco redondos de su escala Fahrenheit: 32 para el punto de congelación del agua y 212 para el de ebullición (la fiebre en un cuerpo humano llega en este caso si está cerca de los 100 grados), no parecían del todo prácticos.

Para ello llegó en 1742 el sueco Anders Celsius, quien simplificó más aún la tarea de la medición. Con el fin de definir su escala, utilizó dos puntos fijos de temperatura: la temperatura de fusión del hielo y la temperatura de ebullición del agua, ambos bajo la presión atmosférica de la atmósfera estándar. Según este, en un principio el punto de ebullición sería 0 y el de congelación, 100, aunque después todo se dio la vuelta: el 0 quedó abajo y el 100 arriba. Así sigue siendo en la actualidad, salvo en países anglosajones, donde se tirita de frío a 32 grados.

A partir de 2012, muchos países están prohibiendo este tipo de termómetro de mercurio compuesto de vidrio para uso médico debido a la toxicidad del metal. Para sustituirlo, algunos fabricantes ya usan galinstan, una aleación líquida de galio, indio y estaño, que parecen menos peligrosos.