En sentit estricte hom anomena termòmetre els aparells el principi de mesura dels quals és basat en la dilatació d’una substància; n'hi ha d’altres tipus, que reben noms particulars: piròmetre, termoparell, termistància, etc., bé que, per la seva finalitat, també són termòmetres. El termòmetre de gas és un dispositiu que mesura la temperatura T a què és sotmès el gas que el constitueix, per variació del volum V, si la mesura és feta a pressió P constant, o per variació de la pressió, si és el volum que roman constant; en ambdós casos hom aplica la llei dels gasos PV = kT, on k és la constant de Boltzmann. El termòmetre de tensió de vapor és basat en la variació de la tensió de vapor d’una substància amb la temperatura. El termòmetre de resistència és basat en la variació de la resistència elèctrica d’un conductor amb la temperatura. Els principals conductors emprats són el coure, el níquel i el platí. El sistema de mesura és constituït, en general, per un pont de Wheatstone. Basat en el termòmetre de resistència s’ha desenvolupat modernament el termòmetre electrònic, que consisteix en un circuit integrat a base de resistències variables que funciona com a sensor de temperatura. La tensió de sortida d’aquest circuit és proporcional a la temperatura a què és sotmès. Un convertidor analogicodigital transforma les variacions analògiques en senyals digitals, que són visualitzats mitjançant díodes electroluminescents o altres dispositius semblants. Hi pot haver més d’un sensor per tal de mesurar temperatures en llocs diferents. En aquest cas, un registre de desplaçament tanca cadascun dels interruptors d’estat sòlid que incorpora cada sensor, de forma seqüencial i cíclica, per tal que només estigui connectat un circuit. Aquest mateix registre s’encarrega d’encendre el visualitzador que va associat al sensor. El temps en què cada sensor actua en el circuit és controlat per un generador d’impulsos. Per calibrar termòmetres segons l’escala internacional de temperatures, el Comitè Internacional de Pesos i Mesures, el 1968, establí uns punts fixos i uns instruments adequats que garanteixen una bona reproductibilitat. Els punts fixos són:
Diferents tipus de termòmetre: a, de làmina bimetàl·lica helicoidal (la dilatació diferent dels metalls fa variar la torsió de la làmina, solidària de l´índex); b de gas a volum constant; c, de màxima i mínima
© Fototeca.cat
Els instruments que són calibrats en aquests punts fixos són: el termòmetre de resistència de platí en l’interval que comprèn els punts 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7, el termoparell de platí (10% de rodi)/platí en l’interval dels punts 7, 8 i 9, i el piròmetre òptic monocromàtic per a temperatures superiors a la del punt de fusió de l’or (punt 9). Galileu és considerat com el constructor del primer termòmetre, cap al 1592, encara que, pel fet de no tenir definida una escala de temperatura, convé més anomenar-lo termoscopi. Consistia en un recinte amb un tub estret de vidre. A l’interior restava empresonat, per una gota d’alcohol acolorat, un cert volum d’aire. Les variacions de temperatura feien pujar o baixar aquesta gota, que era l’indicador. Cap al 1620, el físic Cornelius van Drebbel, inspirat en els treballs del químic J.B.Helmont, féu un nou termoscopi, que era una variant del de Galileu, però basat també en la dilatació de l’aire amb la temperatura. Tant l’un com l’altre, però, no tenien en compte la influència de la pressió atmosfèrica. Foren els membres de l’Accademia del Cimento que el 1667 modificaren el termoscopi de Galileu, substituint-hi l’aire per un líquid (esperit de vi) i tapant la part superior del tub de vidre. El 1680 fou construït el primer termòmetre de mercuri com els coneguts actualment, és a dir, un dipòsit de mercuri en comunicació amb un tub capil·lar i tot el conjunt sotmès al buit. El 1702 Guillaume Amontons introduí els punts de fusió i d’ebullició de l’aigua com a referències constants de temperatura. A partir d’aquesta idea aparegueren en pocs anys de diferència tres escales de temperatura diferents: la de Réaumur, la de Celsius i la de Fahrenheit. La prohibició de la Unió Europea de la comercialització de mercuri i els seus derivats, a l’abril del 2009, a causa de la seva demostrada toxicitat, farà que els termòmetres de mercuri, en qualsevol de les seves modalitats, desapareguin progressivament després de gairebé 400 anys de predominància.
Tipus de termòmetres meteorològics
En meteorologia, les observacions de temperatura a les estacions són efectuades mitjançant el termòmetre de mercuri. Atès que el mercuri se solidifica a -39°C, en els llocs amb temperatures molt baixes hom utilitza el termòmetre d’alcohol (punt de solidificació de -130°C). La temperatura més alta i la més baixa del dia són mesurades amb termòmetres especials, anomenats de màxima i de mínima. El termòmetre de màxima és de mercuri, i presenta un estrenyiment del tub capil·lar que permet la dilatació del líquid, però no el retrocés. El termòmetre de mínima és un termòmetre, generalment d’alcohol, que conté una petita vareta que pot desplaçar-se per la llargària del tub capil·lar, arrossegada en el seu retrocés, però no en l’avançament, pel menisc del líquid. També n'hi ha que són, alhora, termòmetres de màxima i de mínima. L’enregistrament continu de les variacions de temperatura és efectuat amb el termògraf, basat en la dilatació d’un sòlid. Finalment, quan en meteorologia hom desitja detectar variacions molt ràpides de la temperatura, són utilitzats els termòmetres de resistència, que tenen com a òrgan sensible un metall, la resistència elèctrica del qual varia segons la temperatura.