1.3: Temperatura
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G. Daniel Fahrenheit quería desarrollar una escala de temperatura que fuera conveniente de usar en su laboratorio. Quería que fuera de magnitud conveniente y quería evitar tener que usar valores negativos para la temperatura. Por lo que define el cero de su escala de temperatura como la temperatura más baja que pudiera crear en su laboratorio, que estaba en una lechada saturada de salmuera/agua/hielo. Luego definió 100 °F como su propia temperatura corporal. Como resultado, usando su escala de temperatura, el agua tiene un punto de fusión normal (la temperatura a 1.00 atm de presión a la que se derrite el hielo de agua) de 32 °F. De manera similar, el agua hierve (nuevamente a 1 atm de presión) a una temperatura de 212 °F. La diferencia entre estos valores es de 180 °F.
Anders Celsius también pensó que una escala de temperatura de 100 grados tenía sentido, y se le dio el nombre de “la escala centígrada”. Definía 0 °C en su escala como el punto de ebullición normal del agua, y 100 °C como el punto de congelación normal. Según los estándares actuales, esta escala de temperatura invertida tiene poco sentido. La moderna escala de temperatura Celsius define 0 °C como el punto de congelación normal del agua y 100 °C como el punto de ebullición normal. La diferencia es de 100 °C, comparándola con la escala de Fahrenheit, se puede construir fácilmente una ecuación simple para convertir entre las dos escalas.
\[ 212\, °F = 100\, °C(m) + b\]
\[32 °F = 0 \,°C (m) + b\]
Resolver estas ecuaciones para\(m\) y\(b\) rendimientos
\[ m= \dfrac{9 \, °F}{5\, °C}\]
\[b= 32\,°F\]
Y así la conversión entre las dos escalas es bastante simple.
\[ y\, °F = x\, \cancel{°C} \left( \dfrac{9 \, °F}{5\, \cancel{°C}} \right) + 32\,°F\]
\[x\,°C = (y \, \cancel{°F} - 32 \cancel{°F}) \left( \dfrac{5 \, °C}{9\,\cancel{ °F}} \right) \]
Muchas propiedades físicas de la materia sugieren que existe una temperatura mínima absoluta que puede ser alcanzada por cualquier muestra. Esta temperatura mínima se puede demostrar por varios tipos o experimentos como -273.15 °C. Una escala de temperatura absoluta es aquella que asigna a la temperatura mínima un valor de 0. Una escala particularmente útil lleva el nombre de William Lord Kelvin (Kelvin, Lord William Thomson (1824-1907), 2007).
La escala Kelvin fija la temperatura normal de fusión del agua a 273.15 K y el punto de ebullición a 373.15 K. Como tal, las temperaturas se pueden convertir usando la siguiente expresión:
\[ z\, K = x\, \cancel{°C} \left( \dfrac{1 \, K}{1\, \cancel{°C}} \right) + 273.15 \,K\]