Por Der Lehrer
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TEMA M8 |
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TEMA M16 |
¿Qué es la temperatura?
En el habla cotidiana a menudo empleamos el término "temperatura". Decimos, por ejemplo, que "El niño tiene temperatura", o que "Está agradable, o que bajó la temperatura"... Son maneras de expresarse, pero si nos detenemos ahora un poco a analizar el concepto tal como lo entiende la física moderna, nos encontraremos con una definición científica de la palabra, que acaso no sospecháramos.
Todo comienza con un modelo llamado "teoría cinética de la materia", el cual nos dice que los cuerpos del mundo físico están constituidos por innumerables átomos que se hallan en estado de constante "vibración" energética. Si pensamos en que cada átomo puede tener un nivel de agitación variable con respecto a otros átomos, podríamos concebir un esquema estadístico en el que realizáramos un promedio de las energías de todo los componentes del sistema y encontrásemos un valor determinado. Este número de la media aritmética de actividad atómica es lo que en rigor la física conoce como "temperatura". Piensa en la siguiente analogía para comprender mejor. Ves una multitud de personas: algunos individuos se encuentran prácticamente inmóviles; otros realizan movimientos lentos, y hay otros más que se mueven con gran velocidad. En conjunto notas que hay gran excitación en la muchedumbre. Puedes afirmar entonces que, pese a la diferencias particulares de velocidad, hay una "temperatura" general.
Todo comienza con un modelo llamado "teoría cinética de la materia", el cual nos dice que los cuerpos del mundo físico están constituidos por innumerables átomos que se hallan en estado de constante "vibración" energética. Si pensamos en que cada átomo puede tener un nivel de agitación variable con respecto a otros átomos, podríamos concebir un esquema estadístico en el que realizáramos un promedio de las energías de todo los componentes del sistema y encontrásemos un valor determinado. Este número de la media aritmética de actividad atómica es lo que en rigor la física conoce como "temperatura". Piensa en la siguiente analogía para comprender mejor. Ves una multitud de personas: algunos individuos se encuentran prácticamente inmóviles; otros realizan movimientos lentos, y hay otros más que se mueven con gran velocidad. En conjunto notas que hay gran excitación en la muchedumbre. Puedes afirmar entonces que, pese a la diferencias particulares de velocidad, hay una "temperatura" general.
La escalas de temperatura o termométricas
La termometría es una parte de la física que tiene que ver con la medición de la temperatura con unidades llamadas "grados". A lo largo de la historia del hombre ha habido diferentes intentos por establecer una escala de temperatura que se base en referentes naturales, y que pueda servir para medir el estado de agitación energética de toda la inmensa variedad de cuerpos del universo. Pero en este apartado solo nos concentraremos en las tres principales que aún se emplean en el mundo, tanto en el ámbito cotidiano como en tecnológico y científico.
1. LA ESCALA FAHRENHEIT
El físico alemán Daniel Fahrenheit aprovechó el hecho natural de que los metales se dilatan o contraen con los cambios de temperatura, para crear el primer termómetro de mercurio que medía la temperatura de diferentes cuerpos, y al calibrar su dispositivo con algunos referentes, como el punto de congelación del agua, la temperatura del cuerpo humano y la del agua en ebullición, pudo establecer una escala de temperatura que hoy lleva su apellido, y que se emplea principalmente en los países de habla inglesa.
La escala Fahrenheit se divide en 180 intervalos, conocidos como grados Fahrenheit, o simplemente ºF. En esta gradación el punto ínfimo resulta ser 32ºF (temperatura de congelación del agua), y el máximo 212 ºF (temperatura de evaporación de la misma).
2. LA ESCALA CELSIUS O CENTÍGRADA
La escala Fahrenheit se divide en 180 intervalos, conocidos como grados Fahrenheit, o simplemente ºF. En esta gradación el punto ínfimo resulta ser 32ºF (temperatura de congelación del agua), y el máximo 212 ºF (temperatura de evaporación de la misma).
2. LA ESCALA CELSIUS O CENTÍGRADA
El físico y astrónomo sueco Anders Celsius fue contemporáneo de Fahrenheit, y lo mismo que este elaboró una escala termométrica cuyos extremos se encuentran en los puntos de congelación (0ºC) y el de ebullición del agua (100ºC) respectivamente. Esta gama es conocida ahora como Celsius, o centígrada debido a que tiene 100 divisiones, que conocemos como grados Celsius, o ºC. Y es hoy por hoy la escala más ampliamente utilizada en el planeta para efectuar la medida de temperaturas en todos los ámbitos cotidianos y técnicos.
3. LA ESCALA ABSOLUTA O KELVIN
Si practicas un sencillo análisis a las gamas anteriormente presentadas, podrás concluir que se trata de escalas relativas, pues están fundadas en puntos arbitrarios, como la temperatura a la que el agua se congela, o aquella en que este líquido comienza a evaporarse. Por otro lado, resulta también evidente que ni 0ºC ni 0ºF representan las temperaturas más bajas del universo, pues de otra forma no tendría ningún sentido decir, por ejemplo, que en determinada parte del mundo hay una temperatura de -10 ºC.
En la búsqueda de unos parámetros más objetivos y científicos para evaluar la temperatura, el físico británico Lord Kelvin realizó numerosos experimentos hasta dar con lo que se puede considerar como el "cero absoluto", es decir la temperatura más baja que es posible encontrar en todo el universo, aquella donde los átomos tienen tan poca energía que dejan de vibrar, el verdadero "punto de congelación" de la materia. Tal temperatura se puede expresar en grados Celsius, y da escalofríos tan solo pensar en ella: -273.15 ºC
Así pues, Lord Kelvin estableció su propia escala, hoy llamada Kelvin y expresada en grados Kelvin en su honor, o simplemente K. Tomó como base de división el grado Celsius; pero partió de la temperatura del cero absoluto:
0 K = -273 ºC
La escala Kelvin es utilizada por el sistema internacional de unidades (SI) para medidas de temperatura científicas y técnicas de precisión.
CONVERSIONES ENTRE ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Del hecho de la existencia de las tres escalas de temperatura, deriva la necesidad de contar con una manera expedita de encontrar las equivalencias de los valores de algunas lecturas temométricas en una escala, a los parámetros de otra. Pues de de lo contrario podría resultar confuso interpretar algunos resultados de medición. A modo de ejemplo, supón que un familiar tuyo radicado en los Estados Unidos te llama para contarte algunas circunstancias de su vida. Te refiere, entre otras cosas, que por allá la temperatura está en unos 77 grados. Es posible que ante tal declaración hicieras alguna mueca de extrañeza, pues en nuestro ámbito tal medida es desde luego imposible. Pero puedes estar tranquilo: tu familiar se está refiriendo a grados Fahrenheit, y con el instrumento matemático adecuado encontramos que
http://www.metric-conversions.org/es/temperatura/fahrenheit-a-celsius.htm
¡esto en realidad equivale a 25 ºC!
Ante todo veamos las dos escalas, una al lado de la otra:
Ahora deduzcamos una fórmula que nos permita trabajar cómodamente las conversiones.
Presta atención:
Primero establecemos la proporción exacta entre ambas escalas:
Luego simplificamos y encontramos que:
Es decir, que si deseas convertir un valor de temperatura expresado en grados Fahrenheit a grados Celsius, tienes que restarle 32 unidades a los grados Fahrenheit y multiplicar el resultado por la división de cinco entre nueve.
Ejemplo: Convierte 96 ºF a grados Celsius
Reemplazando en la fórmula el valor obtenemos:
Ahora, si de la fómula anterior despejamos la variable F, conseguimos:
Lo que interpretamos como que para convertir de grados Celsius a Fahrenheit, solo tenemos que multiplicar el valor de los grados centígrados por 1.8, y luego sumar 32 unidades.
Ejemplo: Realiza la conversión de 32 ºC a ºF
Y finalmente si deseamos convertir de grados Celsius a Kelvin, no hay más que recordar que se trata de las mismas unidades; pero la escala Kelvin parte del "cero absoluto", o -273 ºC, por lo que de inmediato inferimos las siguientes equivalencias:
No olvides que la habilidad de la transformación de grados de una escala a otra te servirá para intentar la solución de algunas problemáticas de tu entorno natural. Practica y reflexiona sobre todos estos temas.
3. LA ESCALA ABSOLUTA O KELVIN
Si practicas un sencillo análisis a las gamas anteriormente presentadas, podrás concluir que se trata de escalas relativas, pues están fundadas en puntos arbitrarios, como la temperatura a la que el agua se congela, o aquella en que este líquido comienza a evaporarse. Por otro lado, resulta también evidente que ni 0ºC ni 0ºF representan las temperaturas más bajas del universo, pues de otra forma no tendría ningún sentido decir, por ejemplo, que en determinada parte del mundo hay una temperatura de -10 ºC.
En la búsqueda de unos parámetros más objetivos y científicos para evaluar la temperatura, el físico británico Lord Kelvin realizó numerosos experimentos hasta dar con lo que se puede considerar como el "cero absoluto", es decir la temperatura más baja que es posible encontrar en todo el universo, aquella donde los átomos tienen tan poca energía que dejan de vibrar, el verdadero "punto de congelación" de la materia. Tal temperatura se puede expresar en grados Celsius, y da escalofríos tan solo pensar en ella: -273.15 ºC
Así pues, Lord Kelvin estableció su propia escala, hoy llamada Kelvin y expresada en grados Kelvin en su honor, o simplemente K. Tomó como base de división el grado Celsius; pero partió de la temperatura del cero absoluto:
0 K = -273 ºC
La escala Kelvin es utilizada por el sistema internacional de unidades (SI) para medidas de temperatura científicas y técnicas de precisión.
CONVERSIONES ENTRE ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Del hecho de la existencia de las tres escalas de temperatura, deriva la necesidad de contar con una manera expedita de encontrar las equivalencias de los valores de algunas lecturas temométricas en una escala, a los parámetros de otra. Pues de de lo contrario podría resultar confuso interpretar algunos resultados de medición. A modo de ejemplo, supón que un familiar tuyo radicado en los Estados Unidos te llama para contarte algunas circunstancias de su vida. Te refiere, entre otras cosas, que por allá la temperatura está en unos 77 grados. Es posible que ante tal declaración hicieras alguna mueca de extrañeza, pues en nuestro ámbito tal medida es desde luego imposible. Pero puedes estar tranquilo: tu familiar se está refiriendo a grados Fahrenheit, y con el instrumento matemático adecuado encontramos que
http://www.metric-conversions.org/es/temperatura/fahrenheit-a-celsius.htm
¡esto en realidad equivale a 25 ºC!
CONVERSIÓN DE GRADOS FAHRENHEIT A CENTÍGRADOS, Y VICEVERSA
Ante todo veamos las dos escalas, una al lado de la otra:
Ahora deduzcamos una fórmula que nos permita trabajar cómodamente las conversiones.
Presta atención:
Primero establecemos la proporción exacta entre ambas escalas:
Luego simplificamos y encontramos que:
Es decir, que si deseas convertir un valor de temperatura expresado en grados Fahrenheit a grados Celsius, tienes que restarle 32 unidades a los grados Fahrenheit y multiplicar el resultado por la división de cinco entre nueve.
Ejemplo: Convierte 96 ºF a grados Celsius
Reemplazando en la fórmula el valor obtenemos:
Ahora, si de la fómula anterior despejamos la variable F, conseguimos:
Ejemplo: Realiza la conversión de 32 ºC a ºF
Y finalmente si deseamos convertir de grados Celsius a Kelvin, no hay más que recordar que se trata de las mismas unidades; pero la escala Kelvin parte del "cero absoluto", o -273 ºC, por lo que de inmediato inferimos las siguientes equivalencias:
No olvides que la habilidad de la transformación de grados de una escala a otra te servirá para intentar la solución de algunas problemáticas de tu entorno natural. Practica y reflexiona sobre todos estos temas.
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