Temperatura
La temperatura es una magnitud física que mide la energía cinética interna de un cuerpo, objeto o del medio ambiente en general. En concreto, cuantifica la velocidad a la que se mueven, vibran u oscilan las partículas. A mayor velocidad, más alta será la temperatura.
Dicha energía interna se expresa en términos de caliente y frío, siendo el primero asociado con una temperatura más alta, mientras que el frío se asocia con una temperatura más baja.
Si comparamos dos sustancias a temperaturas distintas, podemos ver diferencias a nivel molecular y atómico. Por ejemplo, el agua en ebullición contiene moléculas con suficiente energía cinética como para romper enlaces, pasando al estado gaseoso. Lo contrario sucede cuando se congela el agua: las moléculas se mueven menos, formándose estructuras cristalinas y ordenadas.
Los grados Celsius (°C), grados Fahrenheit (°F) y Kelvin (K) son las escalas más comunes para medir la temperatura. Estas tres escalas usan distintos puntos de referencias y fórmulas de cálculo. Por ejemplo, los grados Celsius parten del punto de congelación del agua, lo que corresponde a 0 °C.
La temperatura se mide desde el límite inferior conocido como cero absoluto, equivalente a 0 K o -273,15 °C. No se conoce un límite superior. Para cuantificar la temperatura, nos solemos servir de termómetros, comúnmente el de mercurio o uno digital, pero hay otros métodos.
Características de la temperatura
- La temperatura cuantifica el movimiento de los átomos de una sustancia o cuerpo, sea por desplazamiento, vibración u oscilación.
- La temperatura es una magnitud física por ser una propiedad observable y cuantificable.
- El efecto que tiene la temperatura sobre una sustancia dependerá de las propiedades de la misma. Por ejemplo, el nitrógeno líquido se evapora fácilmente al llevarlo a temperatura ambiente, pero el oro no se fundirá hasta alcanzar los 1064 °C.
- Aunque dos sustancias tengan la misma temperatura y, por ello, la misma energía cinética, el movimiento de sus partículas no siempre será igual. Por ejemplo, si un gas y un sólido tienen la misma temperatura, en el primero los átomos se mueven con libertad, mientras que en el segundo solo vibran u oscilan.
- La temperatura está estrechamente ligada con la presión. A mayor temperatura, la presión tiende a aumentar, y viceversa.
- La temperatura también se relaciona con el volumen por el fenómeno de dilatación y contracción. Por ejemplo, cuando se calienta un metal, los átomos vibran más, expandiendo el material ligeramente. Es por eso que a veces cuesta sacarse los anillos en verano, pero es más fácil en invierno.
Cómo medir la temperatura
Un termómetro digital tras calcular la temperatura corporal de una persona.
Hay diversos instrumentos que se emplean para medir la temperatura con o sin contacto. Algunos son:
- Termómetro de mercurio: es un instrumento de contacto basado en la dilatación o contracción del mercurio líquido a raíz de los cambios de temperatura. Cuando aumenta la temperatura, el mercurio se dilata, por lo que sube el líquido hasta llegar a la temperatura indicada. Es bastante preciso.
- Termómetro por infrarrojos: es un tipo de termómetro digital que permite tomar la temperatura con buena precisión y sin entrar en contacto, pero ha de estar cerca de la sustancia o persona. También existen los visores infrarrojos, los cuales detectan la radiación infrarroja emitida por el calor que emanan los cuerpos.
- Termómetro de gas: este dispositivo contiene un gas en su interior, y mide la temperatura basándose en cambios de presión del gas. Cuando ponemos el instrumento en contacto con la sustancia a medir, el gas se expande o contrae, lo que supone un aumento o disminución de la presión de gas.
- Termómetro bimetálico: es una herramienta que contiene una banda bimetálica compuesta de dos metales con coeficientes de dilatación térmica distintos. En la práctica, cuando cambia la temperatura, uno de los metales se dilata o contrae más, desplazando la banda bimetálica, y con ello, la aguja que marca la temperatura.
- Termopar, termocupla o termómetro de par térmico: es un instrumento que contiene dos metales diferentes unidos por un extremo. Al entrar en contacto con el cuerpo a medir, los metales producen un voltaje que se puede cuantificar y convertir a temperatura. Permite medir la temperatura con rapidez y precisión.
- Termómetro de resistencia: es un dispositivo hecho de un metal como el cobre o platino, cuya resistencia eléctrica varía con los cambios de temperatura. Es decir, la resistencia al paso de electrones se asocia a distintos valores de temperatura.
Para medir la temperatura corporal, lo usual es ponerse un termómetro de mercurio o digital en la boca o bajo las axilas. También se puede emplear un termómetro por infrarrojos, apuntando a la frente.
Escalas de temperaturas en uso
Las escalas de temperatura más conocidas y utilizadas son los grados Celsius, Fahrenheit y Kelvin. Otras escalas que se utilizan en distintos ámbitos son los grados Rankine, Newton, Réaumur, Rømer y Delisle. Veámoslas una por una.
Celsius
La escala del astrónomo Anders Celsius, simbolizado como °C, se sirve del agua como referencia. En 1742, él marcó como 0 °C el punto de congelación del agua, y 100 °C como su punto de ebullición. Todas las demás temperaturas se calculan tomando en cuenta este baremo.
Debido a esto, el cero absoluto en grados Celsius es de -273,15 °C.
Fahrenheit
Los grados Fahrenheit, representados como °F, son una unidad de medida de temperatura utilizada en muy pocos países, como Estados Unidos y Bahamas. Esta escala fue propuesta por el físico Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724.
Como punto de partida, se estableció:
- 0 °F como el punto de congelación de una solución con agua, hielo y cloruro de amonio;
- 32 °F como el punto de congelación del agua al nivel del mar;
- 96 °F como la temperatura corporal; y
- 212 °F como el punto de ebullición del agua.
Para convertir grados Fahrenheit a Celsius, empleamos la siguiente fórmula:
Kelvin
El físico William Thomson, conocido como Lord Kelvin, propuso una escala absoluta fundamentada en principios termodinámicos. Calculó el cero absoluto, el cual utilizó como punto de partida para su escala, y se sirvió de los mismos incrementos de temperatura que los grados Celsius. En consecuencia, estableció que el punto de congelación del agua al nivel del mar es 273,15 K.
La escala Kelvin es la oficial en el Sistema Internacional de Unidades para calcular la temperatura. Para convertir Kelvin a grados Celsius, utilizamos esta fórmula:
Otras escalas
- Los grados Rankine (°R), propuesto en 1859 por el físico Macquorn Rankine, son una escala equivalente a los grados Fahrenheit, pero comienza desde el cero absoluto, o sea, 0 °R equivale a -459,67 °F y 0 K.
- Los grados Newton (°N), presentado por Isaac Newton en 1701, quien usó los cambios de volumen del aceite de linaza para establecer 0 °N como el punto de congelación del agua y 33 °N como su punto de ebullición.
- Los grados Réaumur (°Ré), propuesto por el entomólogo René Antoine Ferchault de Réaumur en 1730, quien se sirvió de los cambios de volumen del etanol diluido para instaurar 0 °Ré como el punto de congelación del agua, y 80 °Ré como su punto de ebullición.
- Los grados Rømer (°Rø), planteado por el astrónomo Ole christensen Rømer en 1701, parte de 0 ºRø como el punto de congelación de la salmuera, 7,5 °Rø como el punto de congelación del agua y 60 ºRø como su punto de ebullición.
- Los grados Delisle (°D), inventado por el astrónomo Joseph-Nicolas Delisle en 1732. Es una escala invertida, pues parte de los 0 °D como el punto de ebullición del agua y los 150 °D como su punto de congelación. Mientras más alto sea el valor, más frío es.
Diferencia entre Calor y Temperatura
Cuando se calienta un objeto sabemos que aumenta su temperatura y por ello en algunas ocasiones tienden a confundirse dichos conceptos. Sin embargo, si bien el calor y la temperatura están relacionados entre sí, son dos variables diferentes.
- El calor es la transferencia de energía de un cuerpo más caliente que otro, mientras que la temperatura es la magnitud que mide la energía cinética de ambos cuerpos.
- El calor depende de la velocidad de las partículas, su cantidad y tipo. La temperatura no depende de esas variables.
A manera de ejemplo, se ponen a hervir dos recipientes con agua, uno grande y uno pequeño. El punto de ebullición son 100 grados, por lo que ambos recipientes tendrán la misma temperatura. Pero en el recipiente más grande hay mayor cantidad de agua, y por ende, hay más movimiento de partículas, transfiriendo más energía o calor que en el recipiente más pequeño.
Vea también Calor.
Ejemplos de temperatura en el día a día
Un metal ha de someterse a altas temperaturas para fundirse.
Temperatura corporal
La temperatura corporal se refiere al aumento o disminución de calor en un organismo. Para controlar la temperatura, cada organismo tiene sus propios mecanismos de termorregulación, procesos biológicos que se activan para aumentar o disminuir la temperatura. Así se adaptan a las condiciones ambientales.
En los seres humanos, la temperatura corporal normal es de 37 ºC. Para mantenerla, el organismo recurre a varios mecanismos de termorregulación. Dos de ellos son la vasodilatación (disminución de la temperatura cutánea), para aumentar o mantener el calor, y la sudoración, para bajarlo.
Un aumento de temperatura indica la presencia de fiebre, que actúa como una respuesta del organismo a una infección o trastorno de salud. Mientras que una disminución de la temperatura corporal normal puede indicar hipotermia, que se puede producir por una temperatura ambiente muy fría o como síntoma de una enfermedad.
Temperatura de fusión y ebullición
Cuando nos referimos al punto de fusión estamos hablando de la temperatura en la cual la materia se encuentra en estado sólido y luego se transforma a un estado líquido.
Del mismo modo, una vez que la materia en estado líquido continúa aumentando su temperatura, puede alcanzar su punto de ebullición, es decir, pasa de estado líquido a estado gaseoso.
El punto de fusión del agua es de 0 °C, y su punto de ebullición es de 100 °C. Por lo tanto, mientras el agua se encuentra a menos de 0° C, permanece en estado sólido, en forma de hielo. Cuando está entre 1 °C y 99 °C, se encuentra estado líquido.
Temperatura de ignición
Es la temperatura mínima requerida para que una sustancia o material comience a arder al hallarse cerca de una fuente de calor. También se considera el tiempo que la llama generada se puede mantener encendida una vez que retira dicha fuente.
Para definir la temperatura de ignición, se requiere que la fuente de calor tenga una temperatura más elevada que la del material que va a arder.
La madera blanda, por ejemplo, tiene una temperatura de ignición que oscila entre los 310 °C y los 350 °C. Mientras que la gasolina comienza a arder a los 456 °C.
Temperatura ambiente
La temperatura ambiente es aquella que resulta óptima para permanecer en un lugar cerrado y en equilibrio entre el frío y el calor. Siendo así, se considera que una temperatura que oscile entre los 15 °C y los 23 °C es la más aceptable para el ser humano.
Sin embargo, la temperatura ambiente no es considerada una variable científica, sino tan solo un rango de uso común para regular los niveles de calor de un espacio determinado.
Vea también:
- Equilibrio térmico
- Energía cinética
- Propiedades intensivas y extensivas de la materia
- Masa
- Densidad
- Magnitud
Cómo citar: Rhoton, Stephen (29/09/2023). "Temperatura". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/temperatura/ Consultado:
