TEMA 4.2. ESCALAS DE TEMPERATURA. El alemán Gabriel Fahrenheit, soplador de vidrio y fabricante de instrumentos, fabricó en 1714, el primer termómetro, para ello lo colocó a la temperatura más baja que pudo obtener, mediante una mezcla de hielo y cloruro de amonio (NH4Cl), marcó el nivel que marcaba el mercurio; después al registrar la temperatura del cuerpo humano, volvió a marcar el termómetro y entre ambas señales hizo 96 divisiones iguales. Más tarde observó, que al colocar su termómetro en una mezcla de hielo en fusión y agua, registraba una lectura de 32° F y al colocarlo en agua hirviendo leía 212 ° F.

En 1742, el biólogo sueco Andrés Celsius basó su escala en el punto de fusión del hielo (0 ° C), y en el punto de ebullición del agua (100 ° C), a la presión de una atmósfera o sea 760 mmHg, es decir dividió su escala en 100 partes iguales, cada una de 1° C.

Años después el Inglés William Kelvin propuso una nueva escala de temperatura, en la cual el cero corresponde a lo que tal vez sea la menor temperatura posible llamada cero absoluto, en ésta temperatura, la energía cinética de las moléculas es cero. El tamaño de un grado de la escala Kelvin es igual al de un grado Celsius y el valor de cero grados en la escala de Celsius equivale a 273 K. Cuando la temperatura se da en Kelvin se dice que es absoluta y ésta es la escala aceptada por el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Existe otra escala de temperatura usada solo en trabajos científicos denominada Rankine, que también toma como referencia el punto de congelación y ebullición del agua. Al igual que la escala Fahrenheit, la escala Rankine presenta 180 divisiones, siendo el punto de congelación del agua 492 °R y el de ebullición 672 °R. En el cuadro sigueinete se muestra un comparativo entre las 4 escalas.

Cero absoluto P. fusión P. ebullición Escala Kelvin 273 ° K 373 °K 0°K Escala Celsius -273° C 0° C 100 °C Escala Fahrenheit 32° F 212°F - 460 ° F 0 ° F Escala Rankine 0 ° R 460 ° R 492 ° R 672° R

Existe un límite mínimo de temperatura: 0° K = - 273 ° C = - 460 ° F, = 0 ° R pero no hay límite máximo de ella, pues en forma experimental se obtienen en los laboratorios temperaturas de miles de grados, mientras que en una explosión atómica, se alcanzan temperaturas de millones de grados. Se supone que la temperatura en el interior del Sol, alcanzan los mil millones de grados.

Conversión de temperaturas de una escala a otra. Aunque la escala Kelvin es usada por el SI, para medir temperaturas, aún se emplea la escala Celsius o centígrada y la escala Fahrenheit, por lo tanto es conveniente manejar sus equivalencias de acuerdo con las siguientes expresiones: 1.- Para convertir de grados Celsius a Kelvin: °K = ° C + 273. 2.- Para convertir de Kelvin a grados Celsius: ° C = °K – 273. 3.- Para convertir de grados Celsius a grados Fahrenheit: ° F = 1.8° C + 32. 4.- Para convertir de grados Fahrenheit a grados Celsius: ° C = ° F – 32 1.8 5.- Para convertir de grados Fahrenheit a Rankine: ° R = ° F + 460. 6.- Para convertir de grados Rankine a Fahrenheit: °F = °R -460.

Problemas de conversión de temperaturas de una escala a otra. 1.- Convertir 100 °C a Kelvin: ° K = 100 °C + 273 = 373 °K. 2.- Convertir 273 °K a °C: ° C = 273°K – 273 = 0°C. 3.- Convertir 0°C a °F : ° F = 1.8 x 0°C + 32 = 32°F. 4.- Convertir 212 °F a °C: °C = 212°F – 32 = 100°C. 1.8

El punto de ebullición del alcohol etílico es de 78 El punto de ebullición del alcohol etílico es de 78.5° C y el de congelación de -117° C bajo una presión de una atmósfera. Convertir estas dos temperaturas a la escala Kelvin y a la escala Fahrenheit. ° K = ° C + 273 = 78.5 +273 = 351.5 °K. ° K = - 117° C + 273 = 156 °K. ° F = 1.8 ° C + 32 = 1.8 x 78.5°C + 32 = 173°F. ° F = 1.8 x -117° C + 32 = - 211 + 32 = -179 ° F.

El mercurio hierve a 675° F y se solidifica a -38 °F bajo la presión de una atmósfera. Expresar estas temperaturas en grados Rankine, Celsius y Kelvin. ° R = ° F + 460 = 675° F + 460 = 1135 ° R. ° R = - 38 ° F + 460 = 422 ° R. ° C = ° C = ° F – 32 = 675° F – 32 = 357 ° C. 1.8 1.8 ° C = - 38 °F – 32 = -38.9 ° C 1.8 ° K = ° C + 273. ° K = 357 + 273 = 630 ° K. ° K = - 38.9° C + 273 = 234.1 ° K.