Como
sabes, la noción de frío o calor es subjetiva y surge de la experiencia diaria,
por lo que no resulta útil para realizar un tratamiento científico. Para ello
es necesario introducir el concepto de temperatura como medida de la intensidad
de estas sensaciones, pero su definición debe ser lo suficientemente rigurosa
como para que no exista ambigüedad.
Cuando
ponemos en contacto dos cuerpos, uno más caliente que otro, experimentalmente
se observa que el cuerpo caliente se va enfriando progresivamente, mientras que
el cuerpo frío se va calentando. En términos de la magnitud que queremos
definir, la temperatura, el cuerpo caliente disminuye su temperatura mientras
que el cuerpo frío la aumenta. Si dejamos evolucionar el sistema el suficiente
tiempo, llega un momento en el que la temperatura de los dos cuerpos ya no
cambia, por lo que cesa el intercambio de energía. A este estado se le conoce
como equilibrio térmico.
Este hecho permite dar una primera
definición de temperatura:
La temperatura es
la magnitud común a dos cuerpos que se encuentran en equilibrio térmico.
Esta
definición se conoce también como el "Principio cero de la
termodinámica".
También
es posible dar una definición de temperatura como medida de la energía cinética
de las partículas, esto es, del movimiento de las partículas, ya que cuanta más
energía cinética tienen las partículas de un cuerpo, más rápidamente se mueven
y se comprueba experimentalmente que su temperatura es mayor.
Según
la teoría cinética, cuando dos cuerpos se ponen en contacto, se produce una
transferencia de energía cinética de las partículas del cuerpo caliente a las
del cuerpo frío hasta que en un momento dado la energía cinética media de las
partículas de ambos cuerpos es igual, y por tanto tienen la misma temperatura.
La temperatura de
un cuerpo es una medida de la energía cinética media de las partículas que lo
forman.
Esta
aproximación microscópica al concepto de temperatura nos resultará útil en el estudio
del calor y su transmisión. Ahora tienes una idea clara de lo que es la
temperatura, pero para que sea útil necesitamos saber medirla.
Los
dispositivos que miden la temperatura se denominan termómetros.
Los
más habituales eran los de mercurio (ahora prohibidos por los daños
medioambientales que puede producir este metal), basados en la relación entre
la longitud de la columna de mercurio y la temperatura. En los termómetros
actuales se utiliza la variación de la conductividad de determinados metales al
cambiar la temperatura.
Los
termómetros miden las temperaturas según una escala termométrica,
que permiten graduarlos. Para ello se escogen dos fenómenos que ocurran siempre
a la misma temperatura, que se denominan puntos fijos. Posteriormente se les asigna
arbitrariamente una temperatura y se divide el intervalo entre ellos en partes
iguales, cada una de las cuales le da la denominación de grado (excepto en la
escala Kelvin, en la que se prescinde de esta denominación: no se dice 200
grados Kelvin, sino 200 Kelvin).
Actualmente siguen utilizándose tres escalas:
Escala Celsius (ºC)
|
Escala Fahrenheit (ºF)
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Escala Kelvin o Absoluta (K)
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Punto Fijo 1
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Fusión hielo; 0
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Fusión hielo; 32
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Fusión del hielo; 273
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Punto Fijo 2
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Ebullición agua; 100
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Ebullición agua; 212
|
Ebullición agua; 373
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Divisiones
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100
|
180
|
100
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Uso principal
|
Vida cotidiana
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Países anglosajones
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Ciencia y tecnología
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Los puntos de fusión del hielo y de
ebullición del agua están medidos a presión atmosférica.
La transformación entre valores para las
escalas termométricas puede obtenerse a partir de las siguientes relaciones:
- T (K) = T (ºC) + 273
- T (ºC)/100 = (T (ºF) -32)/180
La
unidad de temperatura en el Sistema Internacional es el Kelvin y
es la unidad que debes utilizar a la hora de resolver aquellos problemas en los
que aparezcan temperaturas.
Un
Kelvin tiene el mismo tamaño que un grado Celsius, por lo que los intervalos
entre temperaturas son equivalentes en ambas escalas.
Autoevaluación
1.- Un
termómetro situado en el aeropuerto de New York marca una temperatura de 77 ºF,
¿Cuál es la temperatura en grados Celsius y en Kelvin?
a) 27 ºC y 300 K
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b) 25 ºC y 300 K
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c) 25 ºC y 298 K
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d) 27 ºC y 298 K
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2.- La temperatura mínima que
se anuncia para el comienzo de la primavera en Huanguelén es de 38 ºF. ¿Consideras
apropiado abrigarte antes de salir a la calle?