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