TEMPERATURA Y ESCALAS TERMOMETRICAS
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).
El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.
Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor «cero kelvin» (0 K) al «cero absoluto», y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius, llamada «centígrada»; y, en mucha menor medida, y prácticamente solo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. También se usa a veces la escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente en Estados Unidos, y solo en algunos campos de la ingeniería.
Escalas Termométricas
Para que seja possível medir a temperatura de um corpo, foi desenvolvido um aparelho chamado termômetro.
O termômetro mais comum é o de mercúrio, que consiste em um vidro graduado com um bulbo de paredes finas que é ligado a um tubo muito fino, chamado tubo capilar.
Quando a temperatura do termômetro aumenta, as moléculas de mercúrio aumentam sua agitação fazendo com que este se dilate, preenchendo o tubo capilar. Para cada altura atingida pelo mercúrio está associada uma temperatura.
A escala de cada termômetro corresponde a este valor de altura atingida.
TERMOMETRIA Y SUS DIFERENTES ESCALAS
La termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas.
Existen varias escalas termométricas para medir temperaturas, relativas (específicas) y absolutas.
A partir de la sensación fisiológica, es posible hacerse una idea aproximada de la temperatura a la que se encuentra un objeto. Pero esa apreciación directa está limitada por diferentes factores. Por ello para medir temperaturas se recurre a los termómetros.
En el sistema SI de unidades, las unidades más utilizada para medir la temperatura son la Celsius (° C) y el sistema Inglés utiliza la escala Fahrenheit (F); estas en la escala específica. Hay también la escala de temperaturas absolutas, Kelvin (K) y Rankine.
Hasta 1954 estas escalas termométricas se basan en la fusión del hielo y el agua hirviendo. La temperatura de fusión del hielo se define como la temperatura de una mezcla de hielo y agua, en la escala específica recibe la marca 0 ° centígrados y 32 °F. La temperatura de vaporización del agua es la temperatura a la cual el agua y el vapor están en equilibrio a la presión de 1 atm; en la escala específica recibe la marca de los 100 ° centígrados 212 °F.
La escala Kelvin es la escala de temperatura absoluta que se relaciona con la escala Celsius. Esta relación es la siguiente:
Siendo 273,15 K a la fusión del hielo y K 373,15 para hervir agua.
La escala de Rankine es la escala de temperatura absoluta que se relaciona con la escala Fahrenheit, y esto se lleva a cabo de la siguiente manera:
Siendo R 491,67 por derretimiento del hielo y R 671,67 por agua hirviendo.
Escala Celsius
El científico sueco Anders Celsius (1701-1744) construyó por primera vez la escala termométrica que lleva su nombre. Eligió como puntos fijos el de fusión del hielo y el de ebullición del agua.
Asignó al primero el valor 0 y al segundo el valor 100, con lo cual fijó el valor del grado Celsius (°C) como la centésima parte del intervalo de temperatura comprendido entre esos dos puntos fijos.
Celsius definió su escala en 1742 considerando las temperaturas de congelación y ebullición del agua, asignándoles originalmente los valores 0 °C y 100 °C respectivamente (de manera que más caliente resultaba en una menor temperatura); fue Carlos Linneo quien invirtió ambos puntos un par de años más tarde.
William Thomson definió en 1848 su escala absoluta de temperatura en términos del grado Celsius.
La escala de Celsius es muy utilizada para expresar las temperaturas de uso cotidiano, desde la temperatura del aire a la de un sin fin de dispositivos domésticos.
También se la utiliza en trabajos científicos y tecnológicos, aunque en muchos casos resulta obligada la utilización de la escala de Kelvin.
Escala Fahrenheit
El grado Fahrenheit (representado como °F) es una escala de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1714. La escala establece como las temperaturas de congelación y evaporación del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. El método de definición es similar al utilizado para el grado Celsius (°C).
Esta escala divide la diferencia entre los puntos de fusión y de ebullición del agua en 180 intervalos iguales.
Escala Kelvin
Si bien en la vida diaria las escalas Celsius y Fahrenheit son las más importantes, en ámbito científico se usa otra, llamada "absoluta" o Kelvin, en honor a sir Lord Kelvin.
El kelvin, simbolizado como K, es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson en el año 1848, sobre la base del grado Celsius.
Se representa con la letra K, y nunca "°K". Actualmente, su nombre no es el de "grados kelvin", sino simplemente "kelvin".
Coincidiendo el incremento en un grado Celsius con el de un kelvin, su importancia radica en el 0 de la escala: la temperatura de 0 K es denominada 'cero absoluto' y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible.
También en iluminación de vídeo y cine se utilizan los kelvin como referencia de la temperatura de color.
Escala Rankine
Se denomina Rankine a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e ingeniero escocés William Rankine en 1859.
El grado Rankine tiene su punto de cero absoluto a −459,67°F y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.
Usado comúnmente en EE.UU. como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad científica las medidas son efectuada en Sistema Internacional de Unidades, por tanto la temperatura es medida en Kelvin (K).
El grado Rankine tiene su punto de cero absoluto a −459,67°F y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit. La relación entre la temperatura en grados Rankine (R) y la temperatura correspondiente en grados (°F) Fahrenheit es:
R=F+459.67
F=R-459.67
Cero grados Rankine (0 °R) equivalen a −273,15 °C ó 0 K. Para convertir de grados Rankine a Kelvin se multiplica por un factor de 9/5:
R=9/5K
K=5/9R
R=9/5C+491.67
C=5/9R-273.15
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