Temperatura
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Temperatura. Propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor. Es una de las magnitudes más utilizadas para describir el estado de la Atmósfera. De hecho, la información meteorológica que aparece en los medios de comunicación siempre incluye un apartado dedicado a este parámetro; la temperatura del aire varía entre el día y la noche, entre una estación y otra, y también entre una ubicación geográfica y otra, se pude llegar a estar bajo los 0 ºC y superar los 40 ºC en diferentes regiones del planeta.
Sumario
Generalidades
La temperatura es una propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor, sin embargo, su significado formal en termodinámica es más complejo, a menudo el calor o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica, que con la temperatura real. Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía promedio por partícula.
Al contrario de otras cantidades termodinámicas como el calor o la entropía, cuyas definiciones microscópicas son válidas muy lejos del equilibrio térmico, la temperatura sólo puede ser medida en el equilibrio, precisamente porque se define como un promedio.
La temperatura está íntimamente relacionada con la energía interna y con la entalpía de un sistema: a mayor temperatura mayores serán la energía interna y la entalpía del sistema.
La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, no depende del tamaño del sistema, sino que es una propiedad que le es inherente y no depende ni de la cantidad de sustancia ni del material del que este compuesto.
Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas. En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades - algunas se mueven rápido y otras más lentamente.
La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que se mede en sus movimientos medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por ejemplo, la temperatura de un cazo de agua que hirve es la misma que la temperatura de una olla de agua también en ebullición, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el cazo.
Los valores de temperatura se perciben con facilidad. Cuando hace calor o cuando aumenta la temperatura del cuerpo, por fiebre, se siente calor y en el invierno se siente frío. Cuando se hirve agua, la temperatura aumenta y cuando se toma helado se siente que la temperatura baja.
Cómo medir la temperatura
Para medir la temperatura, hay que basarsse en propiedades de la materia que se ven alteradas cuando ésta cambia: la resistencia eléctrica de algunos materiales, el volumen de un cuerpo, el color de un objeto. Medir la temperatura es relativamente un concepto nuevo. Los primeros científicos entendían la diferencia entre 'frío' y 'caliente', pero no tenían un método para cuantificar los diferentes grados de calor hasta el siglo XVII. En 1597, el astrónomo Italiano Galileo Galilei inventó un simple termoscopio de agua, un artificio que consiste en un largo tubo de cristal invertido en una jarra sellada que contenía agua y aire. Cuando la jarra era calentada, el aire se expandía y empujaba hacia arriba el líquido en el tubo. El nivel del agua en el tubo podía ser comparado a diferentes temperaturas para mostrar los cambios relativos cuando se añadía o se retiraba calor, pero el termoscopio no permitía cuantificar la temperatura fácilmente.
Varios años después, el físico e inventor Italiano Santorio mejoró el diseño de Galileo al incorporar una escala numérica al termoscopio. Estos primeros termoscopios dieron paso al desarrollo de los termómetros llenos de líquido comúnmente usados hoy en día. Los termómetros modernos funcionan sobre la base de la tendencia de algunos líquidos a expandirse cuando se calientan. Cuando el fluido dentro del termómetro absorbe calor, se expande y ocupa un volumen mayor, ocurre la subida del nivel del fluido dentro del tubo. Cuando el fluido se enfría, se contrae, ocupa un volumen menor y causa la caída del nivel del fluido.
Escalas de medición de la temperatura
La temperatura es la medida de la cantidad de energía de un objeto. Ya que la temperatura es una medida relativa, las escalas que se basan en puntos de referencia deben ser usadas para medir la temperatura con precisión. Hay tres escalas comúnmente usadas actualmente para medir la temperatura: la escala Fahrenheit (°F), la escala Celsius (°C), y la escala Kelvin (K).
Fahrenheit
Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) fue un físico alemán que inventó el termómetro de alcohol en 1709 y el termómetro de mercurio en 1714. La escala de temperatura Fahrenheit fue desarrollada en 1724. Originalmente, Fahrenheit estableció una escala en la que la temperatura de una mezcla de hielo-agua-sal estaba fijada a 0 grados. La temperatura de una mezcla de hielo-agua (sin sal) estaba fijada a 30 grados y la temperatura del cuerpo humano a 96 grados. Al Usar esta escala, Fahrenheit midió la temperatura del agua hirviendo a 212 °F en su propia escala. Más tarde, Fahrenheit ajustó el punto de congelamiento del agua hirviendo de 30 °F a 32 °F, al haccer que el intervalo entre el punto de ebullición y el de congelamiento del agua fuera de 180 grados (y que la temperatura del cuerpo fuese de 98.6 °F). Hoy en día, la escala Fahrenheit es comúnmente usada en Estados Unidos.
Celsius
Anders Celsius (1701-1701) fue un astrónomo suizo que inventó la escala centígrada en 1742. Celsius escogió el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua como sus dos temperaturas de referencia para dar con un método simple y consistente de un termómetro de calibración. Celsius dividió la diferencia en la temperatura entre el punto de congelamiento y de ebullición del agua en 100 grados (de ahí el nombre centi, que quiere decir cien, y grado). Después de la muerte de Celsius, la escala centígrado fue llamada escala Celsius y el punto de congelamiento del agua se fijo en 0 °C y el punto de ebullición del agua en 100 °C. La escala Celsius toma precedencia sobre la escala Fahrenheit en la investigación científica porque es más compatible con el formato basado en los decimales del Sistema Internacional (SI) del sistema métrico. Además, la escala de temperatura Celsius es comúnmente usada en la mayoría de paises en el mundo, aparte de Estados Unidos.
Kelvin
La tercera escala para medir la temperatura es comúnmente llamada Kelvin (K). Lord William Kelvin (1824-1907) fue un físico Escosés que inventó la escala en 1854. La escala Kelvin está basada en la idea del cero absoluto, la temperatura teóretica en la que todo el movimiento molecular se para y no se puede detectar ninguna energía (ver la Lección de Movimiento). En teoría, el punto cero de la escala Kelvin es la temperatura más baja que existe en el universo: -273.15 ºC. La escala Kelvin usa la misma unidad de división que la escala Celsius. Sin embargo vuelve a colocar el punto cero en el cero absoluto: -273.15 ºC. Es así que el punto de congelamiento del agua es 273.15 Kelvins (las graduaciones son llamadas Kelvins en la escala y no usa ni el término grado ni el símbolo º) y 373.15 K es el punto de ebullición del agua. La escala Kelvin, como la escala Celsius, es una unidad de medida estandard del SI, usada comúnmente en las medidas científicas. Puesto que no hay números negativos en la escala Kelvin (porque teóricamente nada puede ser más frío que el cero absoluto), es muy conveniente usar la escala Kelvin en la investigación científica cuando se mide temperatura extremadamente baja.
Comparación de las diferentes escalas de temperatura
Aunque parezca confuso, cada una de las tres escalas de temperatura discutidas nos permite medir la energía del calor de una manera ligeramente diferente. Una medida de la temperatura en cualquiera de estas escalas puede ser fácilmente convertida a otra escala usando la fórmula que se muestra en la siguiente tabla:
| De | Hacia Fahrenheit |
Hacia Celsius |
Hacia Kelvin |
| oF |
F |
(oF-32)/1.8 |
(oF-32)* 5/9+ 273.15 |
| oC |
(oC*1.8) + 32 |
C |
oC+ 273.15 |
| K |
(K-273.15)* 9/5+ 32 |
K - 273.15 |
K |
Véase también
Fuentes
- Wikipedia
- Monografías
- Visionlearning. Martha Marie Day, Ed.D., Anthony Carpi, Ph.D., Temperatura
