Temperatura

La temperatura es una magnitud que se refiere a una noción de calor que se mide. Explicamos qué es la temperatura, sus escalas, cómo se mide, sus tipos, diferencias con el calor y más.

¿Qué es la temperatura?

La temperatura es una magnitud de tipo escalar con la que se mide la cantidad de energía cinética de las partículas, las cuales pueden ser de una masa líquida, gaseosa o sólida. Entre más alta sea la velocidad que tengan las partículas, mayor es la temperatura y viceversa.

Desde la física, la temperatura se define como una magnitud relacionada con la energía interna que tiene un sistema termodinámico, de acuerdo con el principio cero de la termodinámica. En ese sentido, se refiere a la energía interna o cinética o al movimiento de las partículas del sistema, bien sea en sentido rotacional, traslacional o rotaciones. Según sea mayor la energía cinética el sistema estará más “caliente” o con una temperatura mayor.

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Temperatura

La noción de frío o menor temperatura y de calor o mayor temperatura, se encuentran asociadas con la medición de la temperatura, esto considerando el modo en que se perciba. A su vez, la temperatura es un valor que se usa como referencia para calcular el calor normal del cuerpo humano, un dato que es relevante para la salud. Por otro lado, el calor es utilizado para procesos industriales, químicos o metalúrgicos.

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Escalas de temperatura

Se han desarrollado distintos tipos de escalas para la medición de la temperatura, donde las más comunes son:

Escala Celsius – También recibe el nombre de escala centígrada. Es la que más se usa con la escala Fahrenheit. Es una escala en la que la congelación del agua corresponde a 0 °C o cero grados centígrados y el punto de ebullición a 100 °C.

Escala Fahrenheit – Es la medida que se usa en la mayor parte de los países de habla inglesa. Es una escala en la que la congelación del agua se da a 32 °F y el punto de ebullición a 212 °F.

Escala Kelvin – Es la medida que se usa en la ciencia. Dispone de un cero absoluto como un punto cero, haciendo referencia a un objeto que no desprende calor, lo cual equivale a -273,15 °C.

Escala Rankine – Es una medida que se utiliza comúnmente en Estados Unidos al medir la temperatura termodinámica. Se define tras la medición de los grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, motivo por el que no tiene valores negativos o un bajo cero.

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Conversión de escalas de temperatura

Teniendo en cuenta que en el mundo no se usa siempre la misma escala, o que los Kelvin son la escala que se emplea para trabajos científicos, es importante conocer las fórmulas para convertir escalas de temperatura, las cuales son:

  • Para la conversión de ºC a kelvin: K = ºC + 273,15
  • Para la conversión de kelvin a ºF: ºF = K x 1,8 -459,67
  • Para la conversión de ºF a ºC: ºC = (ºF – 32)/ 1,8
  • Para la conversión de kelvin a ºF: ºF = K x 1,8 -459,67

¿Cómo se mide la temperatura?

Las magnitudes termométricas se usan para la medición de la temperatura. En otras palabras, hay distintas unidades para la representación de la temperatura en alguna de sus distintas escalas. Para lo anterior se usa el termómetro, del cual existen varios tipos según el fenómeno que se quiera medir, como el termómetro bimetálico o el termómetro de bulbo y capilar, entre otros. Estos fenómenos para medir la temperatura pueden ser:

  • Dilatación y contracción – Hay fenómenos para la medición de los gases como el termómetro de gas a presión constante, los líquidos con el termómetro de mercurio y los sólidos con el termómetro de columna líquida o bimetálico. Para cada uno de estos elementos aplica la expansión de sus partículas ante una temperatura alta, al igual que una contracción si la temperatura es baja.
  • Variación de resistencia eléctrica – La resistencia eléctrica o los flujos de electrones que van a pasar por un material conductor, van a presentar variaciones según sea la temperatura que presenten. En estos casos se usan termómetros de resistencia eléctrica como un sensor o los termoeléctricos en los que se genera fuerza motriz.
  • Termómetro de radiación térmica – Los fenómenos en los que hay radiación en el sector industrial se los puede medir con el uso de sensores de temperatura, como por ejemplo un pirómetro infrarrojo con el que se mide una temperatura muy baja de refrigeración, al igual que los pirómetros ópticos para la medición de temperaturas muy altas en horno y de metales de fusión.
  • Potencial termoeléctrico – Consiste en la unión de dos metales distintos que se van a someter a temperaturas que difieren entre sí, lo cual provoca una fuerza electromotriz que después se convierte en un potencial eléctrico, el cual es medido en voltios.

Tipos de temperatura

La temperatura se clasifica en tipos distintos de acuerdo con el fenómeno de interés y según la herramienta que se emplee. Por ejemplo:

Temperatura ambiente – Es la temperatura que se puede estimar para los espacios en los cuales transcurre la vida del ser humano. En este caso se usa un termómetro ambiental para su medición, que por lo general utiliza una escala en valores Celsius o Fahrenheit.

Temperatura corporal – También se conoce como temperatura del cuerpo. Se ha definido que 36 °C es un valor normal para el ser humano. Ahora bien, si la temperatura supera los 37 °C o 98 °F, se considera que la persona sufre de fiebre.

Hay otra clase de alternativas para la medición de la temperatura con las que se calcula sensación térmica, como:

Temperatura seca – Se trata de la temperatura ambiente, pero no se considera la radiación calorífica del ambiente y la humedad. Para su medición se usa un termómetro de bulbo, el cual se pinta de color blanco brillante buscando que no absorba la radiación.

Temperatura radiante – Es una temperatura pensada para las paredes y superficies en un entorno cerrado. Para su medición se emplea un termómetro de bulbo.

Temperatura húmeda – Es un tipo de temperatura medida con un termómetro que se sitúa en la sombra, pero con su bulbo envuelto en algodón húmedo, buscando que se ubique bajo una corriente de aire. Con el sistema descrito, se evaporará el agua del algodón y el calor se absorberá, por ende, hay una disminución en la temperatura, la cual el termómetro se encarga de captar en comparación con la temperatura ambiente. El resultado es entonces una medida de la humedad del aire, la cual es usada para el cálculo de la sensación térmica.

Diferencias entre calor y temperatura

La temperatura y el calor son conceptos asociados, pero NO son lo mismo. Entre sus diferencias principales se destacan:

  • El significado, pues el calor es la energía térmica o transferencia de calor entre dos cuerpos a temperaturas distintas. La temperatura es una magnitud de energía cinética.
  • El símbolo es distinto. El calor se representa con la Q y la temperatura con la T.
  • La transmisión, pues el calor se transmite por convección, conducción o radiación. De acuerdo con la propagación, se logra cierto nivel de temperatura.
  • El efecto, porque la transferencia de calor aumenta la temperatura. En el caso de la temperatura sólo aumenta si se da calor.
  • La medición implica el uso de un calorímetro para el calor y de un termómetro para la temperatura.
  • La unidad de medida del calor es julios, calorías o kilocalorías. Para la temperatura son Kelvin, Celsius o Fahrenheit.

Ejemplos de temperatura

  • La temperatura de un ambiente confortable es entre los 20°C y 25°C
  • La temperatura del motor de un automóvil al encenderse es de 85°C
  • La temperatura corporal en promedio suele ser de 36,5°C
  • La temperatura de ebullición del agua es de 100°C
  • La temperatura de un horno al encenderse si se quiere preparar pizza es de 180°C
  • La temperatura para que el agua se solidifique o el punto para que se convierta en hielo, es menor a 0°C
  • La temperatura se va a controlar con un regulador de tensión, el cual se sitúa al interior de los dispositivos eléctricos. Con su ayuda no hay sobrecalentamientos o daños en los aparatos.

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