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Temperatura

Ahora que ya sabes la diferencia entre calor y temperatura y su relación, vamos a conocer cuáles son las escalas más utilizadas para medir la temperatura

Cuando has sospechado estar con fiebre, lo más probable es que hayas medido tu temperatura con un termómetro. Los termómetros son utilizados para medir la temperatura de acuerdo a escalas de medida bien definidas.

Las tres escalas de temperatura más comunes son: Celsius, Fahrenheit y Kelvin. Una escala de temperatura puede ser creada identificando dos temperaturas fácilmente reproducibles. Las temperaturas de ebullición (cambio de estado líquido a vapor) y de fusión (cambio del estado sólido al líquido) del agua, a una atmósfera de presión, son ejemplos de parámetros utilizados.

Celsius y Fahrenheit

Estás haciendo una investigación acerca del calentamiento global y uno de tus compañeros consigue esta imagen:

Mapa de temperatura promedio anual máxima de Estados Unidos.

¿Temperaturas de 30 a 90 grados? Sí, pero Fahrenheit. Crédito de la imagen: Mamatus - Own work, CC BY-SA 3.0

Si bien la mayoría de países utilizan la escala Celsius o Centígrados, algunos usan la escala Fahrenheit, por lo que es bueno conocerlas y saber cómo se pueden convertir sus unidades, para poder entendernos entre todos.

La escala Celsius ($\degree C$degree, C) toma en cuenta el valor $0 \degree$0, degree para el punto de fusión del agua, mientras que el punto de ebullición del agua corresponde a $100 \degree$100, degree. En el caso de la escala Fahrenheit ($\degree F)$degree, F, right parenthesis, la más utilizada en Estados Unidos por ejemplo, el punto de fusión del agua está a los $32\degree$32, degree$F$F y el de ebullición a los $212\degree$212, degree$F$F. Es muy importante recordar que la variación en temperatura de un grado Celsius es mayor a la variación en temperatura de un grado Fahrenheit. Solo $100 \degree$100, degree $C$C cubren el mismo rango que $180 \degree$180, degree $F$F.

La escala absoluta: grados Kelvin

La escala Kelvin (abreviada como $K$K, sin el símbolo de grado) es la escala más común utilizada para el trabajo científico, por una serie de características, como por ejemplo, que su $0$0 es el cero absoluto, es decir, la temperatura en la que los átomos y moléculas presentan la menor energía térmica posible.

En esta escala, el punto de fusión del agua se da a los $273 K$273, K y el de ebullición, a los $373 K$373, K. Como puedes notar, la magnitud de las diferencias de temperatura es la misma en Celsius y en Kelvin, es decir, la variación de un grado en la escala Celsius corresponde también a una variación de un grado en la escala Kelvin.

Conversión de escalas

Veamos gráficamente cómo están relacionadas las tres escalas de temperatura:

Gráfico de las escalas de temperatura

Imagen adaptada de: Community College Consortium for Bioscience Credentials - Own work, CC BY 3.0

De la imagen podemos deducir las fórmulas de conversión entre escalas. Por ejemplo, podemos ver que la diferencia entre la temperatura de fusión y la de ebullición del agua es de 100 grados en la escala Celsius y de 180 grados en la escala Fahrenheit, y que $0\degree$0, degree$C$C equivale a $32\degree$32, degree$F$F. Con estos datos, obtenemos que:

$\begin{aligned}\dfrac{°C}{100}&=\dfrac{°F-32}{180}\\\\ °C&=\dfrac{100}{180}[°F-32]\\\\ °C&=\dfrac{5}{9}[°F-32]\end{aligned}$

Del mismo modo, podemos despejar °$F$F en función de °$C$C.

En el caso de Celsius y Kelvin, la conversión es mucho más sencilla, ya que, como indicamos lineas arriba, la variación de temperaturas es equivalente en ambas. Al observar el gráfico, tenemos que:

$0\degree$0, degree$C$C $= 273K$equals, 273, K

y

$100\degree$100, degree$C$C $= 373K$equals, 373, K

De esto, podemos deducir fácilmente que:

$°C = K-273$°, C, equals, K, minus, 273

Veamos ahora un resumen de las fórmulas de conversión de unidades de temperatura:

Tabla de conversión

Para convertir:	Usa esta ecuación
Celsius a Fahrenheit	$T(°F) =[\dfrac95T(°C)]+32$T, left parenthesis, °, F, right parenthesis, equals, open bracket, start fraction, 9, divided by, 5, end fraction, T, left parenthesis, °, C, right parenthesis, close bracket, plus, 32
Farenheit a Celsius	$T(°C) =\dfrac59[T(°F)-32]$T, left parenthesis, °, C, right parenthesis, equals, start fraction, 5, divided by, 9, end fraction, open bracket, T, left parenthesis, °, F, right parenthesis, minus, 32, close bracket
Celsius a Kelvin	$T(K) =T(°C)+273$T, left parenthesis, K, right parenthesis, equals, T, left parenthesis, °, C, right parenthesis, plus, 273
Kelvin a Celsius	$T(°C) =T(K)-273$T, left parenthesis, °, C, right parenthesis, equals, T, left parenthesis, K, right parenthesis, minus, 273
Fahrenheit a Kelvin	$T(K) =[\dfrac59(T(°F)-32)]+273$T, left parenthesis, K, right parenthesis, equals, open bracket, start fraction, 5, divided by, 9, end fraction, left parenthesis, T, left parenthesis, °, F, right parenthesis, minus, 32, right parenthesis, close bracket, plus, 273
Kelvin a Fahrenheit	$T(°F) =[\dfrac95(T(K)-273)]+32$T, left parenthesis, °, F, right parenthesis, equals, open bracket, start fraction, 9, divided by, 5, end fraction, left parenthesis, T, left parenthesis, K, right parenthesis, minus, 273, right parenthesis, close bracket, plus, 32

Regresemos a tu investigación. Las temperaturas van desde los $30\degree F$30, degree, F a los $90\degree F$90, degree, F. ¿De cuánto estamos hablando en grados Celsius?

Según la tabla, para convertir °$F$F a °$C$C debemos utilizar:

$T(°C) =\dfrac59[T(°F)-32]$T, left parenthesis, °, C, right parenthesis, equals, start fraction, 5, divided by, 9, end fraction, open bracket, T, left parenthesis, °, F, right parenthesis, minus, 32, close bracket

Tomemos la máxima temperatura, $90\degree F$90, degree, F.

Reemplacemos:

$\begin{aligned}T(°C) &=\dfrac59[90-32]\\\\ T(°C) &=\dfrac59[58]\\\\ T(°C) &=32.22\end{aligned}$

$90\degree F$90, degree, F equivale a $32.22\degree C$32, point, 22, degree, C.

Pongamos otro ejemplo. Imagina que necesitas convertir $127\degree F$127, degree, F a $K$K.

Nuevamente, tomamos nuestra 

[Ecuación]

$\begin{aligned}T(K)& =[\dfrac59(T(°F)-32)]+273\\\\ T(K)&=[\dfrac59(127-32)]+273\\\\ T(K)&=[\dfrac59(95)]+273\\\\ T(K)&=52.78+273\\\\ T(K)&=325.78\end{aligned}$

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Ahora, practica la conversión de escalas de temperatura con estos ejercicios:

1. Convierte $498 K$498, K a grados Fahrenheit.

Escoge 1 respuesta:

Escoge 1 respuesta:

• $437\degree F$437, degree, F
• $462.6\degree F$462, point, 6, degree, F
• $157\degree F$157, degree, F
• $655.4\degree F$655, point, 4, degree, F

2. ¿A cuántos grados Celsius equivalen $125\degree F$125, degree, F? Redondea a dos decimales.

3. La temperatura promedio de la superficie del Sol es $5{,}775 K$5, comma, 775, K. Expresa esta cantidad en grados Celsius y Fahrenheit.

Escoge 1 respuesta:

Escoge 1 respuesta:

• $6{,}051\degree C$6, comma, 051, degree, C y $10{,}923.8\degree F$10, comma, 923, point, 8, degree, F
• $5{,}502\degree C$5, comma, 502, degree, C y $10{,}159.4\degree F$10, comma, 159, point, 4, degree, F
• $5{,}502\degree C$5, comma, 502, degree, C y $9{,}941\degree F$9, comma, 941, degree, F