Temperatura: Escalas

Química. Fahrenheit. Kelvin. Relaciones

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ESCALAS DE TEMPERATURA

Partiendo de la diferencia de nivel que el mercurio toma, cuando se toma el termometro en el hielo fundente y cuando lo está entre agua en ebullición en condiciones normales de presión, por convención, esta longitud por así decirlo se expresa con distintas divisiones que dan origen a las diferentes escalas termométricas.

En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura; entre ellas están la escala Celsius —también conocida como escala centígrada—, la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o la escala termodinámica internacional. En la escala Celsius, el punto de congelación del agua equivale a 0 °C, y su punto de ebullición a 100 °C. Esta escala se utiliza en todo el mundo, en particular en el trabajo científico. La escala Fahrenheit se emplea en los países anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de congelación del agua se define como 32 °F y su punto de ebullición como 212 °F. En la escala Kelvin, la escala termodinámica de temperaturas más empleada, el cero se define como el cero absoluto de temperatura, es decir, -273,15 °C. La magnitud de su unidad, llamada kelvin y simbolizada por K, se define como igual a un grado Celsius. Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo es la escala Rankine, en la que cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492 °R, y su punto de ebullición a 672 °R. En la escala Reaumur tambien se pone 0 en el punto de fusión del hielo, pero en el punto de ebullición del agua se pone 80.

En 1933, científicos de treinta y una naciones adoptaron una nueva escala internacional de temperaturas, con puntos fijos de temperatura adicionales basados en la escala Kelvin y en principios termodinámicos. La escala internacional emplea como patrón un termómetro de resistencia de platino (cable de platino) para temperaturas entre -190 °C y 660 °C. Desde los 660 °C hasta el punto de fusión del oro (1.063 °C) se emplea un termopar patrón: los termopares son dispositivos que miden la temperatura a partir de la tensión producida entre dos alambres de metales diferentes. Más allá del punto de fusión del oro las temperaturas se miden mediante el llamado pirómetro óptico, que se basa en la intensidad de la luz de una frecuencia determinada que emite un cuerpo caliente.

RELACIONES ENTRE LAS ESCALAS.

Ya que la misma longitud, dilatación entre los puntos fijos, se divide en diferentes clases de divisiones, es natural que esas divisiones no siendo iguales deben tener entre sí una relación matemática sencilla. En efecto, la misma longitud, comprende:

100 grados de Celsius;

80 grados de Reaumur;

180 grados de Fahrenheit;

100 grados Kelvin;

180 grados Rankine.

De estas cifras, se desprende la siguiente proporción:

100º C = 80º R = 180ºF = 100ºK = 180º RA.

O lo que es lo mismo:

5ºC = 4º R = 9ºF = 5ºK = 9ºRA.

Para entender las relaciones antes establecidas solucionemos el siguiente problema:

Expresar 60ºR , en las escalas C, F, K, RA.

Solución:

  • 4ºR corresponden a 5ºC

  • 60 x x = 60 . 5 = 75ºC

    4

  • 4ºR corresponden a 9ºF

  • 60ºR x x = 60 . 9 = 135ºF

    4

    pero estos 135º estan contados a partir de la temperatura del hielo fundente, en donde F lleva ya 32º , luego:

    60º R = 135ºF + 32ºF = 167ºF

  • como los grados K son iguales a los C en magnitud, entonces los 60ºR que equivalen a 75ºC equivaldrán a:

  • 60º R = 75ºK + 273ºK = 348ºK.

  • como los grados RA son iguales en magnitud a los grados F entonces:

  • 60ºR = 135ºRA +460ºRA = 595ºRA

    Todas estas relaciones entre escalas, pueden sintetizarse en la expresión:

    C = F - 32 =R

    5 9 4

    Ademas sabemos que:

    1ºK = 1ºC

    Tk = Tc + 273

    Tr = Tf + 460

    Temperatura: Escalas

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