Un instrumento de medición es un dispositivo para medir una cantidad física . En las ciencias físicas , el control de calidad y la ingeniería , la medición es la actividad de obtener y comparar cantidades físicas de objetos y eventos del mundo real . Los objetos y eventos estándar establecidos se utilizan como unidades , y el proceso de medición proporciona un número que relaciona el elemento en estudio y la unidad de medición de referencia. Los instrumentos de medición y los métodos de prueba formales que definen el uso del instrumento son los medios por los cuales se obtienen estas relaciones de números. Todos los instrumentos de medición están sujetos a diversos grados de error instrumental e incertidumbre de medición . Estos instrumentos pueden variar desde objetos simples como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas . La instrumentación virtual se utiliza ampliamente en el desarrollo de instrumentos de medición modernos.
En el pasado, un instrumento común para medir el tiempo era el reloj de sol . Hoy en día, los instrumentos de medición habituales para medir el tiempo son los relojes de pared y los de bolsillo . Para medir el tiempo con gran precisión se utiliza un reloj atómico . Los cronómetros también se utilizan para medir el tiempo en algunos deportes.
La energía se mide con un medidor de energía. Algunos ejemplos de medidores de energía son:
Un medidor de electricidad mide la energía directamente en kilovatios-hora .
Un medidor de gas mide la energía indirectamente al registrar el volumen de gas utilizado. Esta cifra puede convertirse en una medida de energía multiplicándola por el valor calorífico del gas.
Un sistema físico que intercambia energía puede describirse por la cantidad de energía intercambiada por intervalo de tiempo , también llamada potencia o flujo de energía.
Para los rangos de valores de potencia, consulte: Órdenes de magnitud (potencia) .
La acción describe la energía sumada a lo largo del tiempo que dura un proceso ( integral de tiempo sobre energía). Su dimensión es la misma que la del momento angular .
Para conocer los rangos de valores de longitud, consulte: Órdenes de magnitud (longitud)
Para conocer los rangos de valores de área, consulte: Órdenes de magnitud (área)
Si se conoce la densidad de masa de un sólido, el pesaje permite calcular el volumen.
Para los rangos de valores de volumen, consulte: Órdenes de magnitud (volumen)
Véase también la sección sobre navegación a continuación.
Esto incluye cantidades básicas encontradas en la mecánica clásica y continua , pero intenta excluir cuestiones o cantidades relacionadas con la temperatura.
Para conocer los rangos de valores de velocidad, consulte: Órdenes de magnitud (velocidad)
Para los rangos de valores de masa, consulte: Órdenes de magnitud (masa)
Para los rangos de valores de presión, consulte: Órdenes de magnitud (presión)
Para conocer los rangos de valores de velocidad angular, consulte: Órdenes de magnitud (velocidad angular)
Para los rangos de frecuencia, consulte: Órdenes de magnitud (frecuencia)
Las consideraciones relacionadas con la carga eléctrica dominan la electricidad y la electrónica . Las cargas eléctricas interactúan a través de un campo . Ese campo se llama campo eléctrico. Si la carga no se mueve. Si la carga se mueve, generando así una corriente eléctrica, especialmente en un conductor eléctricamente neutro, ese campo se llama magnético . A la electricidad se le puede dar una cualidad: un potencial . Y la electricidad tiene una propiedad similar a la de las sustancias, la carga eléctrica. La energía (o potencia) en la electrodinámica elemental se calcula multiplicando el potencial por la cantidad de carga (o corriente) que se encuentra en ese potencial: potencial por carga (o corriente). (Véase Electromagnetismo clásico y Formulación covariante del electromagnetismo clásico )
Para conocer los rangos de valores de carga, consulte: Órdenes de magnitud (carga)
Véase también la sección correspondiente en el artículo sobre el campo magnético .
Para los rangos del campo magnético, consulte: Órdenes de magnitud (campo magnético)
Las consideraciones relacionadas con la temperatura dominan la termodinámica. Existen dos propiedades térmicas distintas: Un potencial térmico: la temperatura. Por ejemplo: un carbón incandescente tiene una calidad térmica diferente a la de uno que no lo está.
Y una propiedad similar a la de las sustancias, la entropía ; por ejemplo: Un carbón encendido no calentará una olla de agua, pero cien sí.
La energía en termodinámica se calcula multiplicando el potencial térmico por la cantidad de entropía encontrada en ese potencial: temperatura por entropía.
La entropía puede crearse por fricción, pero no aniquilarse.
Véase también Medición de temperatura y Categoría:Termómetros . Más técnicamente relacionados pueden verse los métodos de análisis térmico en la ciencia de los materiales .
Para los rangos de valores de temperatura, consulte: Órdenes de magnitud (temperatura)
Esto incluye la masa térmica o el coeficiente de temperatura de la energía, la energía de reacción, el flujo de calor , etc. Los calorímetros se denominan pasivos si están calibrados para medir la energía emergente transportada por la entropía, por ejemplo, de las reacciones químicas. Los calorímetros se denominan activos o calentados si calientan la muestra, o reformulados: si están calibrados para llenar la muestra con una cantidad definida de entropía.
La entropía es accesible indirectamente mediante la medición de la energía y la temperatura.
El valor de la energía del calorímetro de cambio de fase dividido por la temperatura absoluta da como resultado la entropía intercambiada. Los cambios de fase no producen entropía y, por lo tanto, se ofrecen como un concepto de medición de la entropía. Por lo tanto, los valores de entropía se producen indirectamente al procesar mediciones de energía a temperaturas definidas, sin producir entropía.
La muestra dada se enfría hasta (casi) cero absoluto (por ejemplo, sumergiéndola en helio líquido). A la temperatura de cero absoluto se supone que ninguna muestra contiene entropía (consulte la Tercera ley de la termodinámica para obtener más información). Luego se pueden utilizar los siguientes dos tipos de calorímetros activos para llenar la muestra con entropía hasta que se haya alcanzado la temperatura deseada: (consulte también Bases de datos termodinámicas para sustancias puras )
Los procesos que transfieren energía de un portador no térmico a un portador de calor sí producen entropía (por ejemplo, la fricción mecánica/eléctrica, establecida por el conde Rumford ). Se mide la entropía o el calor producidos (calorimetría) o se puede medir la energía transferida del portador no térmico.
La entropía al bajar su temperatura —sin perder energía— produce entropía (Ejemplo: conducción de calor en una varilla aislada; "fricción térmica").
En relación con una muestra dada, un factor de proporcionalidad que relaciona el cambio de temperatura y la energía transportada por el calor. Si la muestra es un gas, este coeficiente depende en gran medida de que se mida a volumen constante o a presión constante. (La preferencia terminológica en el encabezado indica que el uso clásico del calor le impide tener propiedades similares a las de las sustancias).
Coeficiente de temperatura de la energía dividido por una cantidad similar a una sustancia ( cantidad de sustancia , masa , volumen ) que describe la muestra. Generalmente se calcula a partir de mediciones mediante una división o se puede medir directamente utilizando una cantidad unitaria de esa muestra.
Para conocer los rangos de capacidades caloríficas específicas, consulte: Órdenes de magnitud (capacidad calorífica específica)
Véase también Análisis térmico , Calor .
Esto incluye principalmente instrumentos que miden propiedades macroscópicas de la materia: en los campos de la física del estado sólido ; en la física de la materia condensada , que considera sólidos, líquidos y compuestos intermedios que exhiben, por ejemplo, comportamiento viscoelástico ; y, además, en la mecánica de fluidos , donde se estudian líquidos, gases , plasmas y compuestos intermedios como los fluidos supercríticos .
Esto se refiere a la densidad de partículas de fluidos y sólidos compactos como cristales, en contraste con la densidad aparente de sólidos granulados o porosos.
Para conocer los rangos de valores de densidad, consulte: Órdenes de magnitud (densidad)
Esta sección y las siguientes secciones incluyen instrumentos del amplio campo de Categoría:Ciencia de los materiales , ciencia de los materiales .
Estas mediciones también permiten acceder a valores de dipolos moleculares .
Para otros métodos consulte la sección del artículo sobre susceptibilidad magnética .
Véase también Categoría:Campos eléctricos y magnéticos en la materia
Las transformaciones de fase , como los cambios de estado de agregación , las reacciones químicas o nucleares que transforman sustancias de reactivos en productos o la difusión a través de membranas , tienen un balance energético global. Especialmente a presión y temperatura constantes, los balances de energía molar definen el concepto de potencial de sustancia o potencial químico o energía de Gibbs molar , que proporciona la información energética sobre si el proceso es posible o no en un sistema cerrado .
Los balances de energía que incluyen la entropía constan de dos partes: un balance que tiene en cuenta el contenido de entropía modificado de las sustancias y otro que tiene en cuenta la energía liberada o absorbida por la propia reacción, el cambio de energía de Gibbs . La suma de la energía de reacción y la energía asociada al cambio de contenido de entropía también se denomina entalpía . A menudo, toda la entalpía está incluida en la entropía y, por lo tanto, se puede medir calorimétricamente.
Para las condiciones estándar de las reacciones químicas, se tabulan el contenido de entropía molar y la energía de Gibbs molar con respecto a un punto cero elegido. O bien, se tabulan el contenido de entropía molar y la entalpía molar con respecto a un cero elegido. (Véase Cambio de entalpía estándar de formación y Entropía molar estándar )
El potencial de sustancia de una reacción redox se determina generalmente de forma electroquímica sin corriente utilizando celdas reversibles .
Otros valores pueden determinarse indirectamente mediante calorimetría o mediante el análisis de diagramas de fases.
(Véase también Espectroscopia y Lista de métodos de análisis de materiales ).
Los micrófonos en general, a veces su sensibilidad se ve incrementada por el principio de reflexión y concentración realizado en espejos acústicos .
(para el luxómetro , consulte la sección sobre los sentidos humanos y el cuerpo humano)
Véase también Categoría:Dispositivos ópticos
La medida de la potencia total de luz emitida.
La radiación ionizante incluye rayos de "partículas" y rayos de "ondas". En particular, los rayos X y los rayos gamma transfieren suficiente energía en procesos de colisión (simple) no térmicos para separar electrones de un átomo.
Esto podría incluir sustancias químicas , rayos de cualquier tipo, partículas elementales y cuasipartículas . Se pueden utilizar muchos dispositivos de medición fuera de esta sección o al menos convertirse en parte de un proceso de identificación. Para la identificación y el contenido relativo a las sustancias químicas, véase también Química analítica , Lista de métodos de análisis químico y Lista de métodos de análisis de materiales .
La fotometría es la medición de la luz en términos de su brillo percibido por el ojo humano . Las magnitudes fotométricas se derivan de magnitudes radiométricas análogas ponderando la contribución de cada longitud de onda mediante una función de luminosidad que modela la sensibilidad espectral del ojo . Para conocer los rangos de valores posibles, consulte los órdenes de magnitud en: iluminancia , luminancia y flujo luminoso .
Los instrumentos de radar de apertura sintética (SAR) miden el brillo del radar, la sección transversal del radar (RCS) , que es una función de la reflectividad y la humedad de los objetos fotografiados en longitudes de onda que son demasiado largas para ser percibidas por el ojo humano. Los píxeles negros significan que no hay reflectividad (por ejemplo, superficies de agua), los píxeles blancos significan alta reflectividad (por ejemplo, áreas urbanas). Los píxeles de color se pueden obtener combinando tres imágenes en escala de grises que generalmente interpretan la polarización de las ondas electromagnéticas. La combinación RGB = HH-HV-VV combina imágenes de radar de ondas enviadas y recibidas horizontalmente (HH), enviadas horizontalmente y recibidas verticalmente (HV) y enviadas y recibidas verticalmente (VV). La calibración de estos instrumentos se realiza mediante la obtención de imágenes de objetos (objetivos de calibración) cuyo brillo de radar se conoce.
Los parámetros relacionados con la sangre se enumeran en un análisis de sangre .
Ver también: Categoría:Instrumentos fisiológicos y Categoría:Equipos de pruebas médicas .
Ver también Categoría:Instrumentación y equipos meteorológicos .
Véase también Categoría:Equipos de navegación y Categoría:Navegación . Véase también Instrumentos topográficos .
Ver también Instrumentos astronómicos y Categoría:Observatorios astronómicos .
Algunos instrumentos, como los telescopios y los instrumentos de navegación marítima, han tenido aplicaciones militares durante muchos siglos. Sin embargo, el papel de los instrumentos en los asuntos militares aumentó exponencialmente con el desarrollo de la tecnología a través de la ciencia aplicada, que comenzó a mediados del siglo XIX y ha continuado hasta la actualidad. Los instrumentos militares como clase se basan en la mayoría de las categorías de instrumentos descritas a lo largo de este artículo, como la navegación, la astronomía, la óptica y la formación de imágenes, y la cinética de los objetos en movimiento. Los temas abstractos comunes que unen a los instrumentos militares son ver a lo lejos, ver en la oscuridad, conocer la ubicación geográfica de un objeto y conocer y controlar la trayectoria y el destino de un objeto en movimiento. Las características especiales de estos instrumentos pueden incluir facilidad de uso , velocidad , confiabilidad y precisión .
La ortografía alternativa " -metro " nunca se utiliza cuando se hace referencia a un dispositivo de medición.
Medios relacionados con Instrumentos de medida en Wikimedia Commons
