Temperatura

Objetivos:

Terminada la lección:

• Clasificarás la temperatura como una propiedad física e intensiva.
• Mencionarás los tres tipos de sistemas actuales para medir la temperatura.
• Enumerarás similitudes y diferencias entre los distintos sistemas de medida de temperatura.
• Calcularás la temperatura en cualquier sistema dada la temperatura en uno de ellos.

Propiedad física e intensiva

La temperatura es una propiedad física e intensiva de la materia. La temperatura no depende de la cantidad de materia ni promueve el cambio estructural de la misma. La temperatura mide en cierta manera la energía asociada al movimiento o energía cinética de las partículas que componen la materia bajo estudio. En la actualidad se utilizan comúnmente tres unidades de medida:  los grados Fahrenheit (°F), del sistema inglés, los  los Kelvin (K), del sistema Internacional y los grados Celsius (°C), unidad derivada de los Kelvin. De estos sistemas, el Fahrenheit está siendo sustituido por el Celsius. El sistema en Kelvin se utiliza mayormente en las ciencias.

Las escalas de temperatura

La escala Kelvin es similar a la escala Celsius. En ambas se divide en cien pedazos iguales el intervalo entre la temperatura a la que se congela ya a la que se evapora el agua.  La única diferencia real entre las dos escalas son los valores en los cuales ocurren estos eventos. Por ejemplo, en la escala Celsius se asigna el valor de 0 al punto de congelación del agua, mientras que en la escala Kelvin se asigna el valor de 273.15K. Por otro lado en la escala Celsius se asigna el valor de 100°C al punto de evaporación de agua, mientras que en la escala Kelvin se asigna el 373.15K.

La escala Kelvin

En la escala Kelvin la temperatura menor posible, llamada cero absoluto, es 0 K. El cero absoluto equivale a una temperatura de -273.15°C en la escala Celcius. Observa que cuando nos referimos a los grados Celsius utilizamos la unidad de °C, mientras que cuando nos referimos a los Kelvin usamos la unidad K sin el símbolo de grados.  Esto ocurre porque la escala Kelvin es absoluta y debido a esto no se utiliza el símbolo K.

Conversión de escala

Para convertir de un sistema a otro hay que recordar que:

• Temperatura en Kelvin = Temperatura en °C + 273.15
• Temperatura en °C = Temperatura en Kelvin – 273.15

En ecuaciones sería así:

En contraste a las escalas Celsius y Kelvin, en la escala Fahrenheit el intervalo entre la temperatura de congelación y la de evaporación del agua se divide en 180 intervalos iguales. Al punto de congelación del agua se le asigna 32°F y al punto de ebullición 212°F. Utilizando la ecuación de la pendiente podemos obtener que cada grado Celsius equivale a 1.8 grados Fahrenheit.   La siguiente figura presenta el  procedimiento.

Así que:

• Temperatura en °F = (9/5 x Temperatura en °C) + 32
• Temperatura en °C = 5/9 x (Temperatura en °F – 32)

En ecuaciones se escribirían:

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Ejemplo: 

El punto de fusión de la sal de mesa ocurre a los 1,474°F. Expresa esta temperatura en Celsius y en Kelvin.

Solución:

Primero convertiremos de Fahrenheit a Celsius
°C = 5/9 x (°F – 32)
°C = 5/9 x (1474 – 32)
°C = 5/9 x 1442
°C = 801°C

Ahora convertiremos de Celsius a Kelvin

K = °C + 273.15
K = 801 + 273.15
K = 1,074 K

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