radiómetro, es un instrumento para detectar y medir la intensidad de energía térmica radiante, en especial de rayos infrarrojos.
Descripción[editar]
Un radiómetro es un tubo de vidrio o cuarzo en el que se ha hecho un vacío parcial; dentro del tubo se encuentra un eje con cuatro paletas muy ligeras. Una cara de las paletas está ennegrecida, mientras que la otra es de metal pulimentado. Al recibir radiación externa el lado negro de una paleta absorbe más radiación que el lado pulimentado de la paleta opuesta, lo que hace que la primera paleta se aleje de la fuente de radiación. Dicho efecto produce una rotación constante de las paletas, con una velocidad que depende de la intensidad de la energía radiante.
Estos radiómetros mecánicos, que antes se empleaban en instrumentos meteorológicos para efectuar medidas en las capas altas de la atmósfera, han sido sustituidos casi por completo por dispositivos electrónicos de estado sólido que miden la energía radiante de forma más directa y precisa.
El radiómetro de Crookes o molinillo de luz (light-mill) es un dispositivo inventado en 1873 por el químico inglés William Crookes. Consiste en cuatro brazos que sostienen cada uno un álabe o placa en sus extremos, pintados de blanco de un lado y de negro del otro. Los cuatro brazos que soportan las placas están suspendidos en una aguja y sostenidos por un eje de vidrio para disminuir en lo posible la fricción. Este molinito se encuentra dentro de una esfera de vidrio sellada y en la que se ha realizado un vacío parcial.
Los álabes rotan al ser expuestos a luz, siendo más rápido el giro cuanto más intensa es la luz incidente. Eso proporciona una medida cuantitativa de la intensidad de la radiación electromagnética. La explicación de la rotación de este dispositivo ha sido históricamente el motivo de mucha controversia científica.
Crookes tuvo la idea a raíz de algunas investigaciones químicas que realizaba. En el curso experimentos químicos que exigían medidas cuantitativas muy precisas, se hallaba pesando muestras en una cámara a vacío parcial, con el objeto de reducir el efecto de las corrientes de aire. De pronto, notó que el valor de las pesadas era perturbado cuando sobre la balanza incidía luz solar. Investigando ese efecto, creó el dispositivo que lleva su nombre. Todavía se fabrican y venden radiómetros de Crookes con propósitos recreativos o didácticos.
Funcionamiento[editar]
El momento de fuerza que genera el sistema de las placas es muy pequeño, ya que tanto la longitud del brazo como la masa de la placa son muy pequeñas, por lo que el eje debe estar muy bien equilibrado y debe tener rozamiento prácticamente nulo para que pueda rotar.
Crookes quería saber si la luz al chocar en una superficie ejercía alguna fuerza, así que pensó que la luz rebotaría en los lados plateados de las placas, mientras que sería absorbida por el lado ennegrecido. Si todo lo que hubiera fuera una pura transferencia de momento entre los fotones incidentes y las placas, tendríamos que las placas girarían de manera que el lado negro fuese delante, puesto que al absorberse ahí los fotones, se tomaría menos cantidad de movimiento o momento que en los lados plateados, donde los fotones son reflejados (rebotan). Pero Crookes se llevó una sorpresa al observar que su radiómetro giraba de manera contraria a lo previsto (el lado negro de las placas se alejaba de la luz).
Originalmente se pensó que el giro era producido por el calentamiento de los lados negros de las placas, pero en posteriores experimentos se comprobó que el radiómetro giraba en sentido opuesto de nuevo (lado negro yendo hacia la luz) si se enfriaba bruscamente. Esto contradecía esa hipótesis original y muchas otras teorías) ya que el lado claro no podía calentarse y producir con ello el giro.
La explicación fue hallada por dos grandes científicos, James Clerk Maxwell y Osborne Reynolds: el efecto real ocurre en los bordes de las paletas.
Básicamente, en el lado caliente, las moléculas del gas se están moviendo con una velocidad media más alta que los gases en el lado frío. Cuando las moléculas calientes golpean el borde de la paleta, en promedio producirán una fuerza en la paleta que está hacia el lado fresco. Puesto que la velocidad media de las moléculas calientes es mayor que la velocidad media de las moléculas frías, habrá una fuerza en la paleta hacia el lado fresco. A este efecto se le llamó 'arrastre térmico'.
En posteriores experimentos más avanzados y con un vacío casi perfecto se logró determinar que la luz sí ejerce una fuerza.
radiómetro de Nichols es un aparato para medir la presión de radiación. Recibe su nombre del físico americano E. F. Nichols, quién lo ideara a finales del siglo XIX.
Consiste en un par de pequeños espejos de cristal plateados por una cara y suspendidos de una delgada fibra de cuarzo en equilibrio de torsión. Esto se halla encerrado dentro de un recinto en el cual se puede regular la presión de aire. El cabezal de torsión al cual está unida la fibra se puede girar desde el exterior por medio de un imán.
Para realizar las medidas se dirige un haz luminoso primero a un espejo y después al otro, y las desviaciones opuestas observadas se determinan con la ayuda de un espejo y una escala. La influencia del aire se puede comprobar girando el sistema de forma que los espejos reciban la luz por su lado no plateado. Originalmente se encontró que esta influencia era mínima, de valor casi despreciable, a una presión de 16 mmHg.
La energía radiante del haz incidente se determinó a partir de su efecto térmico sobre un pequeño disco de plata ennegrecido, método que se demostró más fiable que el bolómetro utilizado inicialmente.
El perfeccionamiento del aparato permitió a Nichols y Hull obtener en 1903 una medida de la presión de la radiación que no difería en más del 10% de la teórica. Otros experimentadores continuarían con su mejora hasta obtener un acuerdo entre las presiones de la radiación observadas y calculadas dentro de un margen del sobre 0,6%.
El radiómetro original construido por Nichols se conserva en la Smithsonian Institution.
A veces se confunde este aparato con el radiómetro de Crookes, en el que unas aspas giran dentro de un recinto en el que se ha llevado a cabo un vacío parcial. El movimiento observado en este caso se debe al efecto de las moléculas de gas remanentes, y no directamente a la presión de los fotones incidentes, como erróneamente se dice en los folletos de instrucciones de muchos radiómetros de Crookes vendidos con propósitos recreativos o didácticos.
Cabe decir que, mediante el radiómetro de Crookes, en posteriores experimentos más avanzados y con un vacío casi perfecto, también se logró determinar experimentalmente que la luz SÍ ejerce una fuerza.
rasero es un palo cilíndrico que sirve para rasar las medidas de los áridos. Es de forma cilíndrica y algo más larga que ancha la medida a que ha de aplicarse.
Se emplea principalmente en dos operaciones: en tejares y fábricas de ladrillos moldeados a mano y en la medida de granos y semillas. En ambos casos lo corriente es que el rasero sea de madera.
En el primer caso, el rasero puede ser una tabla de madera con un mango del mismo material, normal a ella, o un listón de madera de sección cuadrada de unos 3 a 5 cm. de lado por 35 a 40 de longitud. El canto útil debe ser perfectamente recto y alisado. Su objeto es enrasar la pasta que se vierte en las gradillas. Para su uso, una vez colocada la gradilla o molde, se llena de la pasta ya preparada, extendiéndola y comprimiéndola con ambas manos, después de lo cual se quita el exceso con el rasero. Para esto se toma el rasero, que estará sumergido en el agua contenida en una artesa próxima, se limpia y tomándolo con la mano derecha o con ambas manos (según su forma) se pasa con fuerza de un extremo a otro de la gradilla, teniendo mucho cuidado de que se apoye constantemente sobre los bordes de la misma, con lo que quitará toda la pasta sobrante, que se retira, mientras que el rasero se limpia e introduce nuevamente en el agua a fin de tenerle dispuesto para nuevo uso. Por las condiciones del trabajo que ejecuta, fácilmente se comprenderá que el rasero se desgasta con mucha rapidez en los puntos que en cada operación pasan por los bordes de la gradilla que, siendo de hierro o reforzados con este material si aquella es de madera, originan en el rasero verdaderos surcos, que le hacen inservible en cuanto se presentan, a menos que se alise nuevamente el rasero, si ello es posible, pues, por lo antes dicho, fácilmente se comprenderá que no siendo el rasero completamente liso no puede cumplir la función encomendada.
En la medida de granos y semillas el rasero que se emplea es generalmente cilíndrico de unos 4 a 5 cm. de diámetro, debiendo asimismo ser también completamente recto y alisado. En este caso es, además condición precisa el que la madera del rasero no contenga nudos ni sea resinosa, pues además de adherirse a él, podría comunicar a la semilla condiciones que, si no son malas, tampoco son recomendables. Para su uso basta pasarlo por encima de la medida, una vez llena, teniendo cuidado de que se apoye en los bordes durante toda la operación. Como en el caso anterior también se presenta el desgaste, si bien no es tan rápido como entonces, no tan solo porque no hay necesidad de apretar tanto con él, al emplearlo, sino que también se usa siempre completamente seco. Si se desgasta se le puede igualar con mucha facilidad en el torno, a más de pulimentarle y efectuar en él ciertas operaciones que le hacen más duradero por endurecer su superficie.
En el caso en que la sustancia a medir sea de tal naturaleza que pueda destruir con facilidad la madera de que está hecho el rasero, tal como la cal viva y otros, se comprende fácilmente que habrá que hacer uso de raseros de hierro u otro material apropiado.
registrador de datos (datalogger) es un dispositivo electrónico que registra datos en el tiempo o en relación a la ubicación por medio de instrumentos y sensores propios o conectados externamente. Casi todos están basados en microcontroladores. Por lo general son pequeños, con pilas, portátiles, y equipados con un microprocesador, memoria interna para almacenamiento de datos y sensores. Algunos registradores de datos se comunican con un ordenador personal y utilizan software específico para activar el registrador de datos, ver y analizar los datos recogidos, mientras que otros tienen un dispositivo de interfaz local (teclado, pantalla LCD) y puede ser utilizado como un dispositivo independiente.
Los registradores de datos varían entre los de propósito general para una amplia gama de aplicaciones a los dispositivos de medición muy específicos para medir en un medio ambiente o aplicación particular. Es común que los tipos de propósito general sean programables sin embargo muchos siguen como máquinas estáticas con un número limitado de parámetros variables. Registradores de datos electrónicos han reemplazado a los registradores de carta en muchas aplicaciones.
Uno de los principales beneficios del uso de registradores de datos es la capacidad para recopilar automáticamente datos las 24 horas del día. Tras la activación, los registradores de datos normalmente se dejan sin vigilancia para medir y registrar la información durante toda la duración del período de seguimiento. Esto permite una visión global y precisa de las condiciones ambientales objeto de seguimiento, tales como la temperatura del aire y la humedad relativa.
El costo de los registradores de datos ha ido disminuyendo con los años según la tecnología mejora y se reducen los costos. Registradores de un solo canal de datos pueden costar tan poco como 25 euros. Registradores precisos y complejos pueden costar cientos o miles de dólares.
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