El calor y el frío se miden usando una escala numérica llamada temperatura. Las escalas de temperatura son la forma en que nos comunicamos sobre el clima, medimos la seguridad y la comodidad y explicamos el mundo físico. Usando líneas de base elegidas por los científicos para crear mediciones relativas, las escalas de temperatura miden la intensidad del calor,o la cantidad de energía térmica contenida en un material o sustancia como el aire, una olla de agua o la superficie del sol. Hay tres sistemas de medición de uso común: Fahrenheit, Celsius y Kelvin.
¿Qué es la temperatura?
La temperatura es energía medida con una herramienta llamada termómetro, que proviene de las palabras griegas "termo" caliente y "metron" medida, según Diccionario de etimología en línea . Otra definición de temperatura es que es una medida del promedio energía cinética - la energía de una masa en movimiento - de las moléculas de una sustancia, según Universidad Estatal de Georgia
El médico griego antiguo Hipócrates supuestamente enseñó que la mano humana podría usarse para juzgar la presencia de fiebre en una persona ya en el año 400 a.C., según un informe de 2019 en la revista Colección Nature Public Health Emergency . Sin embargo, los instrumentos precisos para medir la temperatura del cuerpo humano no se desarrollaron hasta los siglos XVI y XVII.
Fahrenheit: el primer termómetro de precisión
En 1714, el físico, inventor y fabricante de instrumentos científicos holandés nacido en Polonia, Daniel Gabriel Fahrenheit, presentó un termómetro a base de mercurio. mercurio , un metal líquido, se expande y contrae según la temperatura circundante. Cuando Fahrenheit colocó mercurio en un tubo cerrado marcado con una escala numerada, vio que el mercurio subía y bajaba cuando estaba expuesto a diferentes temperaturas. Según La Real Sociedad en el Reino Unido, este fue el primer termómetro práctico y preciso conocido del mundo.
Fahrenheit había basado su invento en el termómetro a base de alcohol del científico danés Ole Roemer. Roemer etiquetó su escala de temperatura con cero en la temperatura donde la salmuera agua salada se congeló y 60 como el punto en el que hervía el agua, escribió Ulrich Grigull, eldifunto director del Instituto de Termodinámica de la Universidad Técnica de Munich en Alemania , en una conferencia de 1986 presentación . El hielo se derritió a 7.5 grados en la escala de Roemer, y un cuerpo humano registrado en 22.5.
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Sin embargo, el termómetro de Fahrenheit era mucho más preciso. Usó los mismos puntos de referencia de congelación y ebullición que la escala de Roemer, a la que se hace referencia en sus escritos como "Extream Cold" y "Extream Hott", pero multiplicó aproximadamente la escala por cuatro para dividircada marcador en la escala en incrementos más finos. En la escala de Fahrenheit, escribió Grigull, los cuatro puntos de referencia eran: 0 a la temperatura combinada de congelación de la salmuera, 30 el punto de congelación del agua normal, 90 temperatura corporal y 240el punto de ebullición del agua.
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Fahrenheit publicó un artículo que describe su escala en la revista Transacciones filosóficas en 1724. Ese mismo año, Fahrenheit fue incluido en la Royal Society, la academia nacional de ciencias del Reino Unido. Grigull escribió: "Su beca de la Royal Society dio como resultado su termómetro y, por lo tanto, su escala, recibiendo una aceptación particular en Inglaterra y, en consecuencia,más tarde también en América del Norte y el Imperio Británico. "El sistema de medición de Fahrenheit, a veces referido como parte del sistema imperial, viajó por el mundo con el Imperio Británico.
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Sin embargo, solo unos pocos países todavía usan Fahrenheit para medir la temperatura. Los Estados Unidos y sus territorios, junto con las Bahamas, Palau, Belice, las Islas Caimán, los Estados Federados de Micronesia y las Islas Marshall, se han mantenido con elescala de temperatura, a pesar de que el resto del mundo se mueve a la escala Celsius, según el recurso de geografía en línea Atlas mundial .
Después de la muerte de Fahrenheit en 1736, la escala Fahrenheit se recalibró para hacerla un poco más precisa. Los puntos exactos de congelación y ebullición del agua corriente, menos la sal, se marcaron a 32 y 212 grados Fahrenheit, respectivamente. La temperatura normal del cuerpo humano eramarcado en 98.6.
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Las temperaturas en Fahrenheit a menudo se expresan como un número seguido de ℉, o simplemente F.
Celsius: una escala más científica
"Anders Celsius debe ser reconocido como el primero en realizar y publicar experimentos cuidadosos con el objetivo de definir una escala de temperatura internacional sobre bases científicas", escribió Olof Beckman , físico de estado sólido de la Universidad de Uppsala en Suecia. Celsius era un astrónomo sueco y se le atribuye el descubrimiento de la conexión entre aurora boreal , también conocida como la aurora boreal y la de la Tierra campo magnético , así como un método para determinar brillo de estrellas , según Laboratorio nacional de alto campo magnético de EE. UU. .
en a propuesta a la Real Academia Sueca de Ciencias en 1742, Celsius propuso una escala basada en dos puntos fijos: 0 el punto de ebullición del agua y 100 el punto de congelación del agua. Tras la muerte de Celsius en 1744, el famoso suecotaxonomista Carl Linnaeus propuso cambiar los puntos fijos, con 0 indicando el punto de congelación del agua y 100 su punto de ebullición, según El legado de Anders Celsius en JSTOR Daily, una biblioteca digital. La escala también se ha ampliado para incluir números negativos.
Celsius inicialmente llamó a su escala "Centígrados" del latín de cien "centi" grados "grado", porque había 100 puntos entre el congelamiento del agua y la ebullición. En 1948, una conferencia internacional sobre pesos y medidas Conference General des Poids et Measures cambió el nombre a "Celsius" en honor a Anders Celsius, según Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. NIST .
La escala Celsius es parte del sistema métrico, también conocido como Sistema Internacional de Unidades SI. Las temperaturas en Celsius se pueden expresar como un número de grados seguidos por los símbolos ℃, o simplemente C.
La escala Celsius tiene 100 grados entre el agua hirviendo y congelada, mientras que Fahrenheit tiene 180 grados. Esto significa que un solo grado Celsius equivale a 1.8 grados Fahrenheit. A -40 °, ambas escalas tienen el mismo valor: -40 C = -40F.
Kelvin: una escala absoluta para científicos
En 1848, el matemático y científico británico William Thomson también conocido como Lord Kelvin propuso una escala de temperatura absoluta, que era independiente de las propiedades de una sustancia como el hielo o el cuerpo humano. Sugirió que el rango de temperaturas posibles en elEl universo superó con creces los propuestos por Celsius y Fahrenheit. El concepto de una temperatura mínima absoluta no era nuevo, según NIST , pero Kelvin le puso un número exacto: 0 kelvins es igual a -273.15 C.
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La "temperatura termodinámica" es distinta de las temperaturas basadas en los puntos de congelación y fusión de los fluidos, dijo a Rhythm89 Julia Scherschligt, experta en metrología de vacío y presión del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de los Estados Unidos.
"La temperatura termodinámica es absoluta, no relativa a puntos fijos. Describe la cantidad de energía cinética contenida por las partículas que constituyen una masa de materia, que se mueven y se mueven a niveles submicroscópicos", dijo.la temperatura desciende, las partículas se ralentizan hasta que en algún momento cesa todo movimiento. Este es el cero absoluto, que es el punto de referencia de la escala Kelvin ".
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El cero absoluto ocurre a -273.15 C o -459.67 F.Hasta hace poco, los científicos pensaban que los humanos no podían recrear esta temperatura porque para volverse tan frío, se tendría que agregar energía al sistema para enfriarlo, lo que significa que el sistemasería más cálido que el cero absoluto. Pero en 2013, los físicos alemanes lograron empujar las partículas a temperaturas paradójicas por debajo del cero absoluto .
En opinión de Kelvin, el cero absoluto era donde debería comenzar una escala de temperatura, pero por conveniencia, usó los marcadores e intervalos de la escala Celsius ampliamente conocida como base para la suya. Como tal, en la escala Kelvin, el agua se congelaa 273,15 K 0 C y hierve a 373,15 K, o 100 C.
Un solo kelvin se denomina una unidad, en lugar de un grado, y es igual a un solo grado en la escala Celsius. Los científicos utilizan principalmente la escala Kelvin.
En 2018, el Kelvin se redefinió para hacerlo más preciso, según un artículo de la revista Metrología , y su definición ahora está ligada a constante de Boltzmann . Esta constante vincula la temperatura con la energía cinética dentro de la materia.
La nueva definición, según Conferencia General de Pesas y Medidas , es: "El kelvin, símbolo K, es la unidad SI de temperatura termodinámica; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la constante de Boltzmann para que sea exactamente igual a 1.380649 × 10-23 ... J K-1[julios por kelvin]. "
¿Qué escala es la mejor?
La mejor escala para medir las temperaturas puede variar según las circunstancias, es decir, la comunidad con la que está compartiendo información. Históricamente, los estadounidenses usan la escala Fahrenheit para la vida diaria, incluso para el clima y la cocina, por lo que es mejor usar medidas Fahrenheiten los Estados Unidos. Pero la mayoría de los países usan grados Celsius, por lo que es mejor usar esa escala en el resto del mundo y mientras se comunica internacionalmente. En última instancia, la mejor escala para uso casual depende de la convención y de lo que usan las personas a su alrededor.
¿Pero qué escala es la más precisa?
"La precisión no es realmente una característica de una escala", dijo Scherschligt. Más bien, la precisión de una medición depende de los incrementos dados por el termómetro que se usa y de la técnica de la persona que lo usa. "Un número puede sermedido con precisión arbitraria en cualquier escala. Pero solo el kelvin se basa en la física, lo que significa que es la escala más precisa ".
La escala Kelvin, que se basa en las propiedades físicas de cualquier gas, se puede calibrar con precisión en cualquier lugar del universo con el equipo adecuado y una constante universal. Es por eso que los científicos a menudo prefieren usar la escala Kelvin en sus experimentos.
fórmulas de conversión
grados Celsius a Fahrenheit : Multiplica por 9, divide por 5, luego suma 32
Fahrenheit a Celsius : Reste 32, luego multiplique por 5, luego divida por 9
grados Celsius a Kelvin : Añade 273
Kelvin a Celsius : Restar 273
Fahrenheit a Kelvin : Reste 32, multiplique por 5, divida por 9 y luego sume 273,15
Kelvin a Fahrenheit : Reste 273.15, multiplique por 1.8 y luego sume 32
Recursos adicionales
- Aquí hay una video sobre cómo hacer un termómetro en casa.
- esto video compara las temperaturas más frías conocidas por los humanos con las más calientes.
- Conoce al constantes universales que define el Sistema Internacional de Unidades, también conocido como sistema métrico.