3.2: Escalas de Temperatura I

En la práctica cotidiana, utilizamos las escalas de temperatura Celsius o Fahrenheit, dependiendo a lo que estemos acostumbrados, o la moda del día, o lo que nuestro Gobierno nos diga que deberíamos estar usando. En la escala Fahrenheit, el punto de congelación del agua es 32 ^o F y el punto de ebullición es 212 ^o F, de manera que hay 180 F ^o entre los dos puntos fijos. En la escala Celsius, el punto de congelación del agua es de 0 ^o C y el punto de ebullición es de 100 ^o C, de manera que hay 100 C ^o entre los dos puntos fijos. (Cuando Celsius introdujo originalmente su escala, fijó la temperatura del agua hirviendo como 0, y la temperatura de fusión del hielo como 100. ¡Eso se invirtió dentro de unos años!) La escala Celsius antiguamente se llamaba “la” escala centígrados, pero presumiblemente cualquier escala con 100 grados entre dos puntos fijos podría llamarse escala centígrados, así que ahora la llamamos (o se supone que la llamamos) la escala Celsius.

La conversión es obviamente por

\[ \text{F} = 1.8 \text{C} + 32\]

y

\[ \text{C} = \frac{ \text{F} - 32}{1.8} = \frac{5}{9}( \text{F} - 32).\]

Tenga en cuenta que “una temperatura de tantos grados en la escala Fahrenheit” se escribe ^o F y “una temperatura de tantos grados en la escala Celsius” se escribe ^o C; mientras que “un intervalo de temperatura de tantos grados Fahrenheit” se escribe F ^o y “una temperatura intervalo de tantos grados Celsius” se escribe C ^o. En cualquier caso, el símbolo de grados (^o) es obligatorio.

En el trabajo científico, generalmente utilizamos la escala de temperatura Kelvin. Los dos puntos fijos en la escala Kelvin son el cero absoluto de temperatura, al que se le asigna la temperatura 0 K, y el punto triple del sistema agua-hielo-vapor, al que se le asigna la temperatura 273.16 K. Así podría razonablemente decirse que la escala Kelvin no es una escala centígrados, ya que no tener 100 grados entre sus dos puntos fijos. Sin embargo, el tamaño del grado en la escala Kelvin es casi exactamente el mismo que el tamaño del grado Celsius, porque el cero absoluto de temperatura es de aproximadamente —273.15 ^o C y la temperatura del punto triple es de aproximadamente 0.01 ^o C. La definición de la escala Kelvin, sin embargo, no mencionar la escala Celsius, y por tanto, aunque el tamaño de los grados es aproximadamente el mismo en ambas escalas, esto no es inherente a la definición. Se podría especular sobre lo que podría suceder en un futuro lejano si la gente ya no usa la escala Celsius y está totalmente olvidada. ¡Entonces la gente se preguntará qué nos poseía para dividir la escala Kelvin en 273.16 divisiones entre sus dos puntos fijos!

No sería suficientemente bueno definir el punto fijo superior de la escala kelvin como la temperatura del “derretimiento del hielo”, porque esto depende de la presión. El punto triple es la temperatura a la que el hielo, el agua y el vapor están en equilibrio, y ocurre a una temperatura de aproximadamente 0.01 ^o C y exactamente 273.16 K, y una presión de aproximadamente 610.6 Pa.

La escala Kelvin comienza en cero a la temperatura más baja concebible. Por lo tanto, el kelvin (K) se considera como una unidad de temperatura, tanto como un metro se considera como una unidad de longitud, o un kilogramo como una unidad de masa. Por lo tanto, no se habla de una temperatura de tantos “grados Kelvin”, más de uno hablaría de una longitud de tantos “grados metro” o una masa de tantos “grados kilogramo”. Al usar la escala Kelvin, por lo tanto, hablamos simplemente de una temperatura de “280 kelvin” o “280 K”. No usamos la palabra “grado”, ni usamos el símbolo ^o.

En el Sistema Británico de Ingeniería de unidades, que se utiliza exclusivamente en Estados Unidos y nunca se ha utilizado en Gran Bretaña, se utiliza la escala Rankine. El punto fijo inferior es el cero absoluto de temperatura, y se le asigna la temperatura 0 R, y el tamaño del rankine es igual al tamaño del grado Fahrenheit. El derretimiento del hielo a 0 ^o C tiene una temperatura de 459.67 R, y el punto triple tiene una temperatura de 459.688 R.

Dudo que la escala Réaumur se haya utilizado en algún lugar en los últimos 50 años, pero probablemente se haya utilizado en los últimos 100. Esto tenía hielo derretimiento a 0 o R y vapor a 80 ^o R. Menciono esto solo para señalar que si ves una temperatura dada como tantas ^o R, ¡quizás no sepas si la escala Rankine o Réaumur está destinada! (Estrictamente, °R denotaría grados Réaumur, mientras que R denotaría rankines — pero ¿puedes confiar en eso?)

En estas notas, la escala Kelvin será la escala que se utilice normalmente. Puede haber un uso ocasional de la escala Celsius, pero no usaremos las escalas Fahrenheit, Rankine o Réaumur.