Fisica IIIng. Gerardo Sarmiento Díaz de León

ESCALAS DE TEMPERATURA

Fisica IIESCALA DE TEMPERATURAS

Partiendo de la diferencia de nivel que el mercurio toma, cuando se toma el termometro en el hielo fundente y cuando lo está entre agua en ebullición en condiciones normales de presión, por convención, esta longitud por así de-cirlo se expresa con distintas divisiones que dan origen a las diferentes es-calas termométricas.

En la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura; entre ellas están la escala Celsius —también conocida como escala centígrada—, la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o la escala termodi-námica internacional. En la escala Celsius, el punto de congelación del agua equivale a 0 °C, y su punto de ebullición a 100 °C. Esta escala se utiliza en todo el mundo, en particular en el trabajo científico. La escala Fahrenheit se emplea en los países anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de congelación del agua se define como 32 °F y su punto de ebulli-ción como 212 °F. En la escala Kelvin, la escala termodinámica de tempera-turas más empleada, el cero se define como el cero absoluto de temperatu-ra, es decir, -273,15 °C. La magnitud de su unidad, llamada kelvin y simboli-zada por K, se define como igual a un grado Celsius. Otra escala que em-plea el cero absoluto como punto más bajo es la escala Rankine, en la que cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492 °R, y su punto de ebullición a 672 °R. En la escala Reaumur tambien se pone 0 en el punto de fusión del hielo, pero en el punto de ebullición del agua se pone 80.

En 1933, científicos de treinta y una naciones adoptaron una nueva escala internacional de temperaturas, con puntos fijos de temperatura adicionales basados en la escala Kelvin y en principios termodinámicos. La escala in-ternacional emplea como patrón un termómetro de resistencia de platino (cable de platino) para temperaturas entre -190 °C y 660 °C. Desde los 660 °C hasta el punto de fusión del oro (1.063 °C) se emplea un termopar pa-trón: los termopares son dispositivos que miden la temperatura a partir de la tensión producida entre dos alambres de metales diferentes. Más allá del punto de fusión del oro las temperaturas se miden mediante el llamado pi-rómetro óptico, que se basa en la intensidad de la luz de una frecuencia de-terminada que emite un cuerpo caliente

Fisica IIEsacala de Temperaturas

Que es la Escalas de temperatura? Es una graduación de mercurio cuando se dilata para distintos es-tados térmicos. La temperatura es una magnitud referida a las no-ciones comunes de calor o frío. Por lo general, un objeto más “ca-liente” tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magni-tud escalar relacionada con la energía interna de un sistema ter-modinámico.

Existen tres tipos de escalas de temperatura: Escala de Celsius: Esta escala fue creada por Anders Celsius en

el año 1742, construyo un termómetro basándose en la pro-piedad de dilatación del mercurio con la temperatura y fijo co-mo puntos extremos el 0 para la fusión del hielo y el 100 para la ebullición del agua a nivel del mar. La ecuación de esta en relación a °F es

a)b) °C=5/9(°F-32) Escala de Fahrenheit: Esta escala fue propuesta por Gabriel

Fahrenhit en el año 1724 el encontró un estado térmico más frío que la solidificación del agua consistió en una mezcla de sal (cloruro de amonio) con agua y ese punto coloco el 0 (ce-ro). Al hervir esta mezcla también alcanza un valor superior a los 100 ° C.Al establecer la correspondencia entre ambas escalas, se ob-tiene la ecuación siguinte :

°F= 9/5°C+32

c)Escala Kelvin: Lord Kelvin estudiando la relación entre volu-men y temperatura para un gas cualquiera propone que el cero absoluto o sea el valor más bajo en °C que se lo podía lograr se-ria la “desaparición” de un gas al enfriarse, sabemos que esto no es posible; el menor volumen al que podía llegar un gas al en-friarse y sus moléculas se encuentran en estado de reposo. Tiene la siguiente ecuación:

ci)cii)ciii)civ) T °K= °C + 273

RELACIONES ENTRE LAS ESCALAS.

Ya que la misma longitud, dila-tación entre los puntos fijos, se divide en diferentes clases de divisiones, es natural que esas divisiones no siendo iguales de-ben tener entre sí una relación matemática sencilla. En efecto, la misma longitud, comprende:

100 grados de Celsius;

80 grados de Reaumur;

180 grados de Fahrenheit;

100 grados Kelvin;

180 grados Rankine.

De estas cifras, se desprende la siguiente proporción:

100º C = 80º R = 180ºF = 100ºK = 180º RA.

O lo que es lo mismo:

5ºC = 4º R = 9ºF = 5ºK = 9ºRA.

Ejemplo 1

Convierte 26° Celsius (¡un día caluroso!) a Fahrenheit

Primero: 26° × 9/5 = 234/5 = 46.8Después: 46.8 + 32 = 78.8° F

Ejemplo 2

Convierte 98.6° Fahrenheit (¡temperatura corporal normal!) a Celsius

Primero: 98.6° - 32 = 66.6Después: 66.6× 5/9 = 333/9 = 37° C

Fisica IIProblemas Convesiones de Temperatura

Resolver los siguientes problemas:

Resolver los siguientes problemas:

1) Expresar en grados centígrados y Fahrenheit 79 °R..2) ¿A qué temperatura centígrada corresponde el 0 °F?.3) ¿Qué diferencia existe entre -6 °C y 15 °F?.4) Transformar 30 °C a grados Fahrenheit.5) Convertir 70 °F a centígrados.6) ¿A cuantos grados centígrados corresponden 400 °K?.7) Convertir 55 °F a grados Kelvin.8) Pasar 240 °K a Fahrenheit.9) Convertir -40 °C a Fahrenheit.10) ¿A qué temperatura Celsius equivalen 33,8 °F?.11) En un termómetro Fahrenheit se observa una marca de 125 °F y en un Celsius se leen 45 °C,

¿cuál de los dos indica mayor estado térmico?.

Responder el siguiente cuestionario:

1) ¿Qué diferencia puede indicar entre calor y temperatura?.2) ¿Cuándo se dice que hay equilibrio térmico?.3) ¿Qué relación existe entre las escalas Celsius, Reamur y Fahrenheit?.4) ¿Qué es un termómetro de máxima y mínima?.5) ¿Qué proceso realiza para transformar grados Fahrenheit o Reamur a escala Kelvin?.

Fisica IIProblemas

Escalas de Temperaturas

1- Transforme 50 °C en grados Fahrenheit.2- Transforme 20 °C en grados Fahrenheit.

3- Transforme según la ecuación de conversión : a) 15 °C a °F; y b) -10 °F a °C.

4- La temperatura en un salón es 24 °C. ¿Cuál será la lectura en la escala Fahren-heit?.

5- Un médico inglés mide la temperatura de un paciente y obtiene 106 °F. ¿Cuál será la lectura en la escala Celsius?.

6- Completar el siguiente cuadro; utilizando la ecuación de conversión:

CENTIGRADO FAHRENHEIT KELVIN REAUMUR200 °C

40 ° F -5 °C

400 °K 40 °R

7- En presencia de hielo una columna líquida de mercurio alcanza 2 cm de altura y en presencia de vapor de agua alcanza 6 cm. Determinar: a) la ecuación termométrica en la escala °C y b) la temperatura de un cuerpo para el cual la columna líquida mide 3,5 cm.9- Complete el siguiente cuadro :

KELVIN REAUMUR CENTIGRADO FAHRENHEIT 40 °C 20 °F450 °K 100 °K 400 °K 60 °R

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