117. ESCALAS DE TEMPERATURA
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 117: Escalas de Temperatura.
Tema: Energía y Calor.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

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 Los cambios de temperatura generalmente van acompañados de cambios en propiedades físicas de la materia o de los cuerpos. Por ejemplo, un cambio en la temperatura puede producir en un cuerpo un cambio de longitud o por ejemplo un cambio de volumen, un cambio de presión o un cambio de color, entre otros. Utilizamos la letra griega delta, este triangulito, para denotar cambio. Entonces, esos cambios en las propiedades físicas de los cuerpos pueden ser medidos y constituyen el principio del funcionamiento de los termómetros. Es decir, aquellos instrumentos que han sido diseñados para medir la temperatura. O sea, para determinar que tan frío o que tan caliente se encuentra un cuerpo en relación a una escala. El termómetro fue inventado por el italiano Galileo Galilei a comienzos del siglo XVII. Galileo diseñó un dispositivo que funcionaba con base en la expansión de un gas. Ese es entonces el primer medidor térmico del que se tiene conocimiento. Pero con el paso de los años se generalizó el uso del termómetro de vidrio, como el que conocemos en la actualidad, que contiene mercurio o en ocasiones alcohol. Entonces, es un tubito de vidrio hueco y que contiene en su interior, como decíamos, mercurio o alcohol teñido de color rojo. Generalmente de rojo para que podamos leer la temperatura que marca en un determinado instante. Cuando se presenta un incremento de temperatura, el volumen de esta sustancia se incrementa también. Y entonces es cuando el nivel del mercurio empieza a subir y entonces no registra un aumento de temperatura. De igual manera, cuando desciende la temperatura, el volumen de esta sustancia disminuye y el nivel del mercurio o de la sustancia empieza a descender. Y es cuando podemos registrar un descenso en la temperatura. Normalmente estos tubitos, como hemos podido apreciar, tienen unas rayitas y unos numeritos que son los que nos marcan la temperatura. Esas rayitas corresponden a una escala que ha sido determinada con base en unos parámetros que veremos a continuación. Las escalas de temperatura más utilizadas son estas tres. La escala Kelvin, la escala Celsius y la escala Fahrenheit. La escala Kelvin también se conoce con el nombre de escala absoluta. La escala Celsius es la que anteriormente se llamaba escala centígrada y es tal vez la que más se utiliza a nivel internacional. Y la escala Fahrenheit es la que se utiliza en Estados Unidos. En el sistema internacional de unidades la temperatura se expresa en Kelvin. Los termómetros en las tres escalas se calibran teniendo en cuenta dos temperaturas muy importantes para el agua a presión atmosférica normal. Que son el punto de fusión y el punto de ebullición. El punto de fusión del agua es la temperatura a la cual el agua pasa de su estado sólido, es decir hielo, al estado líquido. Y el punto de ebullición del agua es la temperatura a la cual el agua pasa de su estado líquido al estado gaseoso, es decir a la forma de vapor de agua. Por ejemplo en este momento los tres termómetros estarían señalando el punto de fusión del agua. Veamos cuáles son los valores del punto de fusión y el punto de ebullición del agua en las tres escalas. Para que veamos también cuál es la correspondencia entre dichas escalas de temperatura. Por ejemplo el punto de fusión del agua en la escala Celsius corresponde a 0°C, en la escala Kelvin corresponde a 273°K, y en la escala Fahrenheit corresponde a 32°F. Ese sería el punto de fusión del agua. El punto de ebullición en la escala Celsius para el agua es de 100°C. En la escala Kelvin es de 373°K y en la escala Fahrenheit corresponde a 212°F. Podemos ver que en la escala Celsius entre 0 y 100°C hay 100 unidades. Esas 100 unidades corresponden a 100°C y por esa razón la escala Celsius se conocía anteriormente como escala centígrada. Aún en nuestros días este valor lo leemos como 0°C y este como 100°C, pero realmente corresponde a grados Celsius. En la escala Kelvin o escala absoluta el valor mínimo que se puede alcanzar es lo que se conoce como el 0 absoluto, es decir 0°K, que es la mínima temperatura que puede alcanzar la materia. Es decir, el momento en el cual las moléculas de la materia no tienen energía cinética para ceder o para transferir. Esa temperatura corresponde en la escala Celsius a –273°C y en la escala Fahrenheit corresponde a –460°F. Como podemos apreciar las temperaturas en la escala Kelvin son siempre positivas. En cambio, en las escala Celsius y Fahrenheit las temperaturas pueden tomar valores negativos. Por ejemplo, en las escala Celsius las temperaturas por debajo de 0°C son las que nos indican temperaturas bajo 0, es decir, cuando hay bastante frío. Vamos a ver entonces cuáles son las formulitas o las relaciones que nos permiten hacer conversiones entre las diferentes escalas de temperatura. Para hacer conversiones entre las escalas Kelvin y Celsius utilizamos cualquiera de estas dos relaciones. La primera nos permite obtener la temperatura en grados Kelvin cuando conocemos una temperatura en grados Celsius. La segunda, que es el despeje de la letra C de la primera, nos permite obtener la temperatura en grados Celsius cuando conocemos la temperatura en grados Kelvin. Finalmente, para hacer conversiones entre las escalas Celsius y Fahrenheit utilizamos cualquiera de estas dos expresiones. La primera nos permite obtener una temperatura en grados Fahrenheit cuando conocemos la temperatura en grados Celsius. Y la segunda, que también es el despeje de la letra C de la primera expresión, nos permite encontrar la temperatura en grados Celsius cuando conocemos una temperatura en grados Fahrenheit. Estas son entonces las escalas de temperatura más utilizadas, Kelvin, Celsius y Fahrenheit, y las correspondientes expresiones matemáticas que nos permiten hacer conversiones entre ellas..
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