1.1 Temperatura

Diferencia entre calor y temperatura

Calor y temperatura

¡Cuánto hemos progresado desde que el ser humano sintió la necesidad de proteger su cuerpo utilizando pieles de animales! considerando tal vez que era una forma de contrarrestar el frío, sin pensar, en realidad, que con ese mecanismo lo que verdaderamente hacía era aislar su cuerpo de las inclementes bajas temperaturas de su ambiente.

Hoy día observamos que los temas relacionados con conceptos cómo calor y temperatura son parte de la vida cotidiana, tal como una persona que dice que tiene “calor” y lo atribuye a la temperatura del ambiente o cuando se dice que la temperatura provoca que se sienta mucho calor, sin embargo, ambas afirmaciones son incorrectas; hablando en términos físicos, lo correcto es decir que podemos aplicar calor a un objeto para incrementar su temperatura o energía cinética promedio.

En física, la temperatura está asociada a la energía cinética molecular de un cuerpo independientemente de la masa de dicho cuerpo, mientras  el calor es la energía que se transfiere de un cuerpo con mayor energía cinética molecular  a otro con menor energía cinética molecular, en otras palabras, el calor es una forma de energía en tránsito.

Si se mide la energía cinética de cada una de las moléculas de un cuerpo y después se calcula su promedio, se obtiene el valor de su energía térmica o su temperatura, de esa manera podemos caber cuando sube o baja su temperatura.

Cuando dos cuerpos con diferentes temperaturas entran en contacto, existe una transferencia de calor entre ellos, de tal manera que transcurrido un tiempo, ambos cuerpos alcanzan  la misma temperatura y dejarán de transferirse calor, y es entonces que se logra un equilibrio térmico; no se debe confundir energía térmica con calor, ya que la energía térmica es la energía de todas las moléculas de un cuerpo y el calor sólo es la energía que se transfiere y se mide en Joules o Calorías.

Cuando hablamos de calor y temperatura es importante diferenciarlos, ya que frecuentemente los asociamos con las sensaciones  que percibimos como caliente o frío al tocar cualquier objeto, sin embargo, no siempre son confiables nuestras sensaciones. 

Escalas termométricas y conversiones 

Las escalas termométricas

Debido a la necesidad que se genera por el desarrollo de la tecnología y sus diferentes aplicaciones en la industria y la medicina, se  hace imperante no solo tener la sensación de frio y caliente, sino cuantificar  esas “sensaciones”, por lo que se plantea el uso de termómetros. Tienen para sus mediciones tres escalas importantes o más utilizadas; Celsius, Kelvin y Fahrenheit,  y una menos  conocida  es Rankin. El termómetro es un instrumento que utilizamos para medir la temperatura (T) de los cuerpos. El más utilizado antiguamente fue el termómetro de mercurio, que por la característica del mercurio a dilatarse con el calor, aumentaba su volumen hasta la temperatura del cuerpo con el que había entrado en contacto. Hoy en día, este termómetro ha sido sustituido por el eléctrico.

Hay varias escalas termométricas. La más utilizada es la escala Celsius o centígrada, pero vamos a ver las tres más importantes:

a)            Celsius ó Centígrada: Para esta escala, se toman como puntos fijos, los puntos de ebullición y de fusión del agua, a los cuales se les asignan los valores de 100 y 0 respectivamente. En esta escala, estos valores se escriben como 100° y 0° y se leen 100 grados Celsius y 0 grados Celsius, respectivamente. La temperatura se expresa con el símbolo °C.

b)           Fahrenheit: Es la más utilizada en la mayoría de los países anglosajones y su símbolo es: ºF. En la escala Fahrenheit los puntos fijos son los de ebullición y fusión de una disolución de cloruro amónico en agua. En ella el grado 32 corresponde al 0 de la escala centígrada y el 212 al 100 °C. Su Utilización se circunscribe a los países anglosajones y a Japón, aunque existe una marcada tendencia a la unificación de sistemas en la escala centígrada.

c)             Kelvin (o absoluta): Llamada absoluta o Kelvin por Sir Lord Kelvin. En la escala absoluta, al 0 ºC le hace corresponder 273,15 K; al 100 ºC corresponde 373,15 K. Se ve inmediatamente que 0 K está a una temperatura que un termómetro centígrado señalará como -273,15 ºC. 0 K se utiliza para referirse a una temperatura a la que todavía nadie ha conseguido llegar, en la cual no existe ningún tipo de movimiento, ni siquiera el ligero movimiento vibratorio de las partículas. Se emplea en los laboratorios; 273ºC bajo cero, equivalen a "0" en la escala Kelvin. A esto se le denomina el cero absoluto. Para referirnos a esta escala utilizamos: K.