¿El uso de un termómetro no altera la temperatura del sistema?

Tienes razón. Eventualmente se alcanzará el equilibrio térmico. En este proceso, el calor se transfiere del agua al termómetro. Esto aumenta la temperatura del termómetro y disminuye la temperatura del agua hasta que se igualan.

Sin embargo, generalmente, la cantidad de agua es grande, por lo que el calor que pierde es demasiado pequeño para cambiar significativamente su temperatura.

Estás en lo cierto, aunque el volumen típico del fluido de medición dentro del tubo del termómetro es realmente pequeño y, por lo tanto, tiene una capacidad calorífica total extremadamente pequeña en comparación con la cosa cuya temperatura se mide.

Tus pensamientos corresponden al siguiente diagrama:

y usted debe encontrar la temperatura de equilibrio del sistema. Sería instructivo configurar una hoja de cálculo o un cuaderno de Mathematica con las variables en el siguiente diagrama: ingrese algunos valores para el volumen del bulbo del termómetro de mercurio / fluido activo y suponga que el sistema medido es un volumen ajustable de agua, digamos diez grados Celsius más alto (o más bajo) en temperatura que el bulbo del termómetro. Si supone que el sistema medido y el termómetro están aislados (no entra ni sale calor), puede calcular la temperatura de equilibrio a partir de la primera ley de conservación de la energía de la termodinámica), ajuste el volumen de agua y vea qué tan pequeño tiene que ser para el termómetro. para marcar realmente la diferencia. Me imagino que el volumen de agua donde el efecto comienza a notarse sería cuando su agua es 100 veces el volumen del bulbo.

Tiene razón en que si el termómetro se sumerge desde la temperatura ambiente para medir agua caliente, el agua caliente se enfriará en una pequeña fracción ya que parte del calor se usará para calentar el mercurio del termómetro.

Los termómetros calibrados no se utilizan si se desea una precisión de temperatura de 1/1000. Existen otros métodos y, según el experimento, se deben tomar precauciones, ya que no es tan sencillo asegurarse de que se está midiendo la temperatura deseada.

Dado que la masa de mercurio es pequeña, si se desea una mayor precisión dentro de la precisión del termómetro, se debe tomar una pequeña parte del líquido en otro recipiente, calentar el termómetro y luego sumergirlo en el volumen grande. Probablemente no detectaría ninguna diferencia.

Eliza, voy a hacer un intento más para responder a tu pregunta; No puedo modificar mi respuesta anterior, por alguna razón, así que tendré que volver a escribirla. Para empezar, la Temperatura, y la medición o control práctico de la Temperatura, son propiedades termodinámicas de los sistemas MACRO, y no tienen nada que ver con la mecánica cuántica (QM), a pesar de los esfuerzos infantiles de los trolls, por introducir qm en la discusión. La detección y el control de la temperatura es un tema importante de la ciencia moderna (física, química, etc.) y la tecnología. Por ejemplo, la industria de los semiconductores depende del control de las temperaturas, hasta varios miles de K, a menudo en pequeñas fracciones de grado.

Entonces, su sistema de agua, más un termómetro de mercurio, para "medir" su temperatura, en realidad contiene mucho más de lo que describe, y cada uno de esos elementos introducirá incertidumbre en el sistema. Usted menciona esperar a que el calor fluya del agua al termómetro y alcance el equilibrio. Eso implica que su Temperatura es estacionaria, o se supone que lo es; de lo contrario, no está en equilibrio. Pero vuestro recipiente de agua, también está conectado por caminos térmicos, a varios ambientes, que cada uno tiene su propia Temperatura; más alto o más bajo que su agua. Lo más probable es que tengas algún "calentador" que esté suministrando energía al recipiente de agua (elemento calentador), o al agua (microondas), y cada uno de estos factores, incluida la resistencia térmica de las vías, es una variable con algo de incertidumbre El agua y el recipiente, también pierden calor por múltiples caminos hacia ambientes externos a otras temperaturas, que en sí mismas son inciertas. Su termómetro, además de tener una conexión de resistencia térmica a su agua, tiene otras rutas térmicas y resistencias al medio ambiente y, tal vez, incluso a la fuente de calor externa. Nuevamente, tiene variables e incertidumbres, involucradas en un circuito equivalente térmico bastante complejo.

En última instancia, obtendrá un nivel de líquido de mercurio, que designa LA salida de lectura de temperatura de ese termómetro. O podría ser la salida de algún termómetro de cristal de cuarzo, o elemento de resistencia de Platino.

Pero desea saber la temperatura del agua, y no hay certeza de que la lectura del termómetro (de cualquier tipo) sea en realidad la temperatura de su agua.

Si estuviera intentando hacer crecer un cristal, o difundir térmicamente alguna impureza dopante en su material; o incluso hornear un pastel, o cocinar algo de comida, ese material en sí mismo, solo se preocupa por la temperatura que percibe. No le importa su termómetro, o lo que lee.

Esta incertidumbre, a menudo se denomina "error de instrumentación", y es uno de los problemas más comunes del control de procesos. También puede empeorar mucho. Algunas personas piensan que, en cambio, pueden medir algún sustituto proxy para su Temperatura, y simplemente ASUMEN que existe una función de transferencia robusta entre la variable real (Temperatura) y el sustituto proxy (tal vez un color o un movimiento mecánico).

Bueno, cuanto más te alejas de OBSERVAR la variable que deseas controlar, más incertidumbre hay en la robustez de tu medición.

Su olla de agua sentada sobre su elemento calefactor, tenía un cierto rango de temperaturas, en todo el agua; pero cuando insertas el termómetro en el sistema, cambias el sistema, y ​​en formas casi imposibles de cuantificar con precisión, por lo que has introducido una incertidumbre en el nuevo sistema, y ​​eso requiere buenas habilidades experimentales para mantenerlo en niveles aceptables.

Todas las observaciones y medidas en los sistemas físicos se alteran con solo proporcionar el aparato de detección, y no hay forma de eliminar eso. Sí, se puede minimizar, pero nunca eliminar.