Unidades de temperatura

El kelvin (antes llamado grado Kelvin),¹ simbolizado como K, es la unidad de temperatura de la escala creada porWilliam Thomson, Lord Kelvin, en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en elcero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. Lord Kelvin, a sus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica, y la unidad fue nombrada en su honor.

Es una de las unidades del Sistema Internacional de Unidades y corresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del punto triple del agua.² Se representa con la letra K, y nunca "°K". Actualmente, su nombre no es el de "grados kelvin", sino simplemente "kelvin".²

Coincidiendo el incremento en un grado Celsius con el de un kelvin, su importancia radica en el 0 de la escala: la temperatura de 0 K es denominada 'cero absoluto' y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible. Ningún sistema macroscópico puede tener una temperatura inferior. A la temperatura medida en kelvin se le llama "temperatura absoluta", y es la escala de temperaturas que se usa en ciencia, especialmente en trabajos de física o química.

También en iluminación de fotografía, vídeo y cine se utilizan los kelvin como referencia de la temperatura de color. Cuando un cuerpo negro es calentado, emite luz de diferente color según la temperatura a la que se encuentra. De este modo, cada color se puede asociar a la temperatura a la que debería estar un cuerpo negro para emitir en ese color. Es necesario recalcar que la temperatura de color asociada a un cuerpo no está relacionada con su temperatura real. Por ejemplo, 1600 K es la temperatura de color correspondiente a la salida o puesta del sol. La temperatura del color de una lámpara de filamento de wolframio, tungsteno, corriente es de 2800 K. La temperatura de la luz utilizada en fotografía y artes gráficas es 5500 K (para considerarla "luz de día" —lo que no impide que se usen otras partes de la escala para referirse a la luz de tungsteno o algunas lámparas led), y la del sol al mediodía con cielo despejado es de 5200 K. La luz de los días nublados es más azul y es 6000 K o más, llegando incluso a los 11 000 K.

Múltiplos del SI

A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades.

Múltiplos del Sistema Internacional para kelvin (K)
Valor	Símbolo	Nombre	Valor	Símbolo	Nombre
Submúltiplos			Múltiplos
10⁻¹ K	dK	decikelvin	10¹ K	daK	decakelvin
10⁻² K	cK	centikelvin	10² K	hK	hectokelvin
10⁻³ K	mK	milikelvin	10³ K	kK	kilokelvin
10⁻⁶ K	µK	microkelvin	10⁶ K	MK	megakelvin
10⁻⁹ K	nK	nanokelvin	10⁹ K	GK	gigakelvin
10⁻¹² K	pK	picokelvin	10¹² K	TK	terakelvin
10⁻¹⁵ K	fK	femtokelvin	10¹⁵ K	PK	petakelvin
10⁻¹⁸ K	aK	attokelvin	10¹⁸ K	EK	exakelvin
10⁻²¹ K	zK	zeptokelvin	10²¹ K	ZK	zettakelvin
10⁻²⁴ K	yK	yoctokelvin	10²⁴ K	YK	yottakelvin
Prefijos comunes de unidades están en negrita.

Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Lord Kelvin. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (K), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (kelvin), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.

Basado en The International System of Units, sección 5.2.

La física estadística dice que en un sistema termodinámico la energía contenida por las partículas es proporcional a la temperatura absoluta, siendo la constante de proporcionalidad la constante de Boltzmann. Por eso es posible determinar la temperatura de unas partículas con una determinada energía, o calcular la energía de unas partículas a una determinada temperatura. Esto se hace a partir del denominado principio o teorema de equipartición. El principio de equipartición establece que la energía de un sistema termodinámico es:

$E_c=\frac{n}{2}k_BT$

donde:

$k_B\,$ es la constante de Boltzmann
$T\,$ es la temperatura expresada en kelvin
$n\,$ es el número de grados de libertad del sistema (por ejemplo, en sistemas monoatómicos donde la única posibilidad de movimiento es la traslación de unas partículas respecto a otras en las tres posibles direcciones del espacio, n es igual a 3).

Grado Newton

La escala Newton es una escala termométrica desarrollada por Isaac Newton alrededor del año 1700. Pensando en el problema del calor, Newton desarrolló primero una escala cualitativa a partir de aproximadamente veinte puntos de referencia, que van desde "el aire frío en el invierno" hasta "los carbones ardientes en el fogón de la cocina". Este método resultó tosco y problemático, por lo cual muy pronto Newton quedó insatisfecho. Sabiendo que la mayoría de las sustancias se expanden con el calor, Newton usó un recipiente con aceite de linaza y midió el cambio de volumen con respecto a sus puntos de referencia. Encontró que el volumen de aceite de linaza aumentaba 7,25% al calentarlo desde la temperatura a la cual la nieve se derrite hasta la temperatura a la cual hierve el agua.

Más tarde, Newton definió el "grado cero de calor" como la temperatura a la cual se derrite la nieve, y "33 grados de calor" como la temperatura de ebullición del agua. De esta manera, su escala sería precursora de la escala de Celsius, que también se define usando como puntos de referencia las temperaturas de congelación y ebullición del agua. Es probable que Anders Celsius conociera la escala termométrica de Newton cuando inventó la suya. Por consiguiente, la unidad de esta escala, el grado Newton, equivale a

\tfrac{100}{33}

(aproximadamente 3,03) kelvines o grados Celsius y tiene el mismo cero de la escala de Celsius.

La temperatura absoluta es el valor de la temperatura medida con respecto a una escala que comienza en el cero absoluto (0 K o −273,15 °C). Se trata de uno de los principales parámetros empleados en termodinámica y mecánica estadística. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en kelvin, cuyo símbolo es K.¹

William Thomson (luego Lord Kelvin) fue quien definió en 1848 la escala absoluta de temperatura basándose en elgrado Celsius.

Definiciones

Mediante Gases Ideales

La ley de Charles y Gay-Lussac establece que un gas ideal con masa y presión constantes muestra la siguiente relación invariante respecto a su volumen y temperatura:

$\frac{T_A}{T_B}=\frac{V_A}{V_B}$

La invariancia de la razón V/T indica que el volumen del gas es proporcional a su temperatura y sirve como fundamento para una definición de temperatura absoluta basada en los gases ideales.

Mediante la cinética molecular

La teoría cinética de los gases (mecánica estadística) establece que la energía cinética media de la traslación de una molécula es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas. La relación se establece mediante la denominada constante de Boltzmann representada como k. De esta forma se deduce que la energía cinética media K_m de las moléculas de un gas, es:

$K_m = \frac{3}{2} k T$

Como la energía cinética media es proporcional a su masa y al cuadrado de la velocidad media v_m de la de las moléculas del gas

(m {v_m}^2)

, se deduce que:

$v_m = \sqrt{\frac{3}{m} k T}$

Comprobándose que en un gas la velocidad media de desplazamiento de las moléculas es proporcional a la raíz cuadrada de su temperatura absoluta (si se duplica la velocidad, la temperatura absoluta se cuadriplica).

Mediante la Ley de Stefan-Boltzmann

La ley de Stefan-Boltzmann, que indica la emisión de energía electromagnética de un cuerpo negro, establece una relación entre la temperatura y la potencia emitida.

$E_b = \sigma \cdot T_e^4 \,$

donde

\sigma\,

es la constante de Boltzmann, si la cantidad E_b es la velocidad a la que libera energía por unidad de área (W/m²) el cuerpo negro incandescente, se puede ver que la relación depende de la potencia cuarta de la temperatura absoluta.

Tabla de temperaturas termodinámicas

Se muestra a continuación un completo rango de temperaturas en escala centígrada y absoluta correspondiente a ciertos puntos notables.

	kelvin	Celsius	Emisión de pico longitud de onda² de fotones de cuerpo negro
Cero absoluto (preciso por definición)	0 K	−273,15 °C	∞
Un milikelvin (preciso por definición)	0,001 K	−273,149 °C	2,897 77 metros (Radio, Banda FM)³
Punto triple (VSMOW) (preciso por definición)	273,16 K	0,01 °C	10 608,3 nm (Longitud de onda larga I.R.)
Punto de ebullición del agua ^A	373,1339 K	99,9839 °C	7766,03 nm (Longitud de onda media I.R.)
Bombillas^B	2500 K	≈2200 °C	1160 nm (Infrarrojo cercano)^C
La superficie visible del Sol ^D⁴	5778 K	5505 °C	501,5 nm (Luz verde)
Rayo canal ^E	28 000 K	28 000 °C	100 nm (Luz ultravioleta lejana)
Núcleo del Sol ^E	16 MK	16 millones °C	0,18 nm (Rayos X)
Una arma termonuclear (pico de temperatura)^E⁵	350 MK	350 millones °C	8,3 × 10⁻³ nm (Rayos gamma)
En Sandia National Labs la Maquina Z ^E⁶	2 GK	2000 millones °C	1,4 × 10⁻³ nm (Rayos Gamma)^F
Núcleo de una estrella masiva en su último periodo de vida ^E⁷	3 GK	3000 millones °C	1 × 10⁻³ nm (Rayos Gamma)
Combinación de un sistema binario de estrellas de neutrones ^E⁸	350 GK	350.000 millones °C	8 × 10⁻⁶ nm (Rayos Gamma)
Colisionador de Iones Pesados Relativísticos (RHIC) ^E⁹	1 TK	1 billón °C	3 × 10⁻⁶ nm (Rayos Gamma)
Universo a los 5,391 × 10⁻⁴⁴ s tras el Big Bang ^E	1,417 × 10³² K	1,417 × 10³² °C	1,616 × 10⁻²⁶ nm (Frecuencia de Planck)¹⁰

^A Para Vienna Standard Mean Ocean Water a una atmósfera estándar de (101,325 kPa) cuando está calibrado estrictamente para temperaturas termodinámicas de dos puntos.
^B El valor de temperatura de 2500 K es completamente aproximado. La diferencia de 273,15 K entre K y °C se redondea a 300 K para evitar falsa precisión en el valor de Celsius.
^CPara un cuerpo negro ideal (los filamentos incandescentes de tungsteno no lo son).
^D Temperatura efectiva de la fotosfera. La diferencia de 273,15 K entre K y °C se redondea a 300 K para evitar falsa precisión en el valor de Celsius.
^E La diferencia de 273,15 K entre K y °C se redondea a 300 K para evitar falsa precisión en el valor de Celsius.
^F Para un cuerpo negro ideal (el plasma no lo es).

La temperatura de Planck, llamada así por el físico alemán Max Planck, es la unidad de temperatura en el sistema de Unidades naturales conocida como Unidades de Planck.^{[cita requerida]}

Es una de las unidades de Planck que representa un límite fundamental de la mecánica cuántica. La temperatura de Planck es el valor límite máximo de temperatura.^{[cita requerida]}

Es la temperatura del Universo durante el primer instante (la primera unidad del tiempo de Planck) del Big Bang de acuerdo con la actual cosmología.^{[cita requerida]}

T_P = \frac{m_P c^2}{k} = \sqrt{\frac{\hbar c^5}{G k^2}} = 1.41679(11) \times 10^{32} \; K

donde:

c es la velocidad de la luz en el vacío
$\hbar$ es la constante reducida de Plank
G es la constante de gravitación universal
k es la constante de Boltzmann

La termometría se encarga de la medición de la temperatura de cuerpos o sistemas. Para este fin, se utiliza el termómetro, que es un instrumento que se basa en el cambio de alguna propiedad de la materia debido al efecto del calor; así se tiene el termómetro de mercurio y de alcohol, que se basan en la dilatación, los termopares que deben su funcionamiento al cambio de la conductividad eléctrica, los ópticos que detectan la variación de la intensidad del rayo emitido cuando se refleja en un cuerpo caliente.

Para poder construir el termómetro se utiliza el Principio Cero de la Termodinámica que dice: "Si un sistema A que está en equilibrio térmico con un sistema B, está en equilibrio térmico también con un sistema C, entonces los tres sistemas A, B y C están en equilibrio térmico entre sí".

Propiedades termométricas

Una propiedad termométrica de una sustancia es aquella que varía en el mismo sentido que la temperatura, es decir, si la temperatura aumenta su valor, la propiedad también lo hará, y viceversa.

Sistema aislado térmicamente

Se denomina sistema a cualquier conjunto de materia limitado por una superficie real o imaginaria. Todo aquello que no pertenece al sistema pero que puede influir en él se denomina medio ambiente.

Se puede definir el calor como la energía transmitida hacia o desde un sistema, como resultado de una diferencia de temperaturas entre el sistema y su medio ambiente. Así como se define un sistema aislado o sistema cerrado como un sistema en el que no entra ni sale materia, un sistema aislado térmicamente o S.A.T. se define como un sistema en el que no entra ni sale calor. Un ejemplo clásico que simula un sistema aislado térmicamente es un termo que contiene agua caliente, dado que el agua no recibe ni entrega calor al medio ambiente.

Una propiedad importantes de un S.A.T. es que, dentro de él, la temperatura siempre se mantiene constante después de transcurrido un tiempo suficientemente largo. Si dentro del S.A.T. hay más de una temperatura, al cabo de dicho tiempo, el S.A.T. tendrá sólo una temperatura llamada temperatura de equilibrio, y se dirá entonces que el sistema llegó al equilibrio térmico. En general, un sistema está en equilibrio térmico cuando todos los puntos del sistema se hallan a la misma temperatura, o dicho de otra forma, cuando las propiedades físicas del sistema que varían con la temperatura no varían con el tiempo.

Escalas termométricas

Existen varias escalas termométricas para medir temperaturas, relativas y absolutas.

A partir de la sensación fisiológica, es posible hacerse una idea aproximada de la temperatura a la que se encuentra un objeto. Pero esa apreciación directa está limitada por diferentes factores; así el intervalo de temperaturas a lo largo del cual esto es posible es pequeño; además, para una misma temperatura la sensación correspondiente puede variar según se haya estado previamente en contacto con otros cuerpos más calientes o más fríos y, por si fuera poco, no es posible expresar con precisión en forma de cantidad los resultados de este tipo de apreciaciones subjetivas. Por ello para medir temperaturas se recurre a los termómetros.

En todo cuerpo material la variación de la temperatura va acompañada de la correspondiente variación de otras propiedades medibles, de modo que a cada valor de aquella le corresponde un solo valor de ésta. Tal es el caso de la longitud de una varilla metálica, de la resistencia eléctrica de un metal, de la presión de un gas, del volumen de un líquido, etc. Estas magnitudes cuya variación está ligada a la de la temperatura se denominan propiedades termométricas, porque pueden ser empleadas en la construcción de termómetros.

Para definir una escala de temperaturas es necesario elegir una propiedad termométrica que reúna las siguientes condiciones:

La expresión matemática de la relación entre la propiedad y la temperatura debe ser conocida.
La propiedad termométrica debe ser lo bastante sensible a las variaciones de temperatura como para poder detectar, con una precisión aceptable, pequeños cambios térmicos.
El rango de temperatura accesible debe ser suficientemente grande.

Una vez que la propiedad termométrica ha sido elegida, la elaboración de una escala termométrica o de temperaturas lleva consigo, al menos, dos operaciones; por una parte, la determinación de los puntos fijos o temperaturas de referencia que permanecen constantes en la naturaleza y, por otra, la división del intervalo de temperaturas correspondiente a tales puntos fijos en unidades o grados.

Lo que se necesita para construir un termómetro, son puntos fijos, es decir procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de procesos de este tipo son el proceso de ebullición y el proceso de fusión.

Existen varias escalas para medir temperaturas, las más importantes son la escala Celsius, la escala Kelvin y la escala Fahrenheit.

Escala Celsius

Termómetro Fahrenheit+Celsius de pared.

Esta escala es de uso popular en los países que adhieren al Sistema Internacional de Unidades, por lo que es la más utilizada mundialmente. Fija el valor de cero grados para la fusión del agua y cien para su ebullición. Inicialmente fue propuesta en Francia por Jean-Pierre Christin en el año 1743 (cambiando la división original de 80 grados de René Antoine Ferchault de Réaumur) y luego por Carlos Linneo, en Suiza, en el año 1745 (invirtiendo los puntos fijos asignados por Anders Celsius). En 1948, laConferencia General de Pesos y Medidas oficializó el nombre de "grado Celsius" para referirse a la unidad termométrica que corresponde a la centésima parte entre estos puntos.¹

Para esta escala, estos valores se escriben como 100 °C y 0 °C y se leen 100 grados Celsius y 0 grados Celsius, respectivamente.

Escala Fahrenheit

En los países anglosajones se pueden encontrar aún termómetros graduados en grado Fahrenheit (°F), propuesta por Gabriel Fahrenheit en 1724. La escala Fahrenheit difiere de la Celsius tanto en los valores asignados a los puntos fijos, como en el tamaño de los grados. En la escala Fahrenheit los puntos fijos son los de ebullición y fusión de una disolución de cloruro amónico en agua. Así al primer punto fijo se le atribuye el valor 32 y al segundo el valor 212. Para pasar de una a otra escala es preciso emplear la ecuación:

t(°F) = (9/5) * t(°C) + 32 ó t(°C) = (5/9) * [t(°F) - 32]

donde t(°F) representa la temperatura expresada en grados Fahrenheit y t(°C) la expresada en grados Celsius.

Su utilización se circunscribe a los países anglosajones y a Japón, aunque existe una marcada tendencia a la unificación de sistemas en la escala Celsius.

Escala Kelvin o absoluta

Se comparan las escalas Celsius yKelvin mostrando los puntos de referencia anteriores a 1954 y los posteriores para mostrar cómo ambas convenciones coinciden. De color negro aparecen el punto triple del agua (0,01 °C, 273,16 K) y el cero absoluto (-273,15 °C, 0 K). De color gris los puntos de congelamiento (0,00 °C, 273,15 K) y ebullición del agua (100 °C, 373,15 K).

Si bien en la vida diaria las escalas Celsius y Fahrenheit son las más importantes, en ámbito científico se usa otra, llamada "absoluta" o Kelvin, en honor a sir Lord Kelvin.

En la escala absoluta, al 0 °C le hace corresponder 273,15 K, mientras que los 100 °C se corresponden con 373,15 K. Se ve inmediatamente que 0 K está a una temperatura que un termómetro centígrado señalará como -273,15 °C. Dicha temperatura se denomina "cero absoluto".

Se puede notar que las escalas Celsius y Kelvin poseen la misma sensibilidad. Por otra parte, esta última escala considera como punto de referencia el punto triple del agua que, bajo cierta presión, equivale a 0.01 °C.

La escala de temperaturas adoptada por el Sistema Internacional de Unidades es la llamada escala absoluta o Kelvin. En ella el tamaño de los grados es el mismo que en la Celsius, pero el cero de la escala se fija en el - 273,15 °C. Este punto llamado cero absoluto de temperaturas es tal que a dicha temperatura desaparece la agitación molecular, por lo que, según el significado que la teoría cinética atribuye a la magnitud temperatura, no tiene sentido hablar de valores inferiores a él. El cero absoluto constituye un límite inferior natural de temperaturas, lo que hace que en la escala Kelvin no existan temperaturas bajo cero (negativas). La relación con la escala Celsius viene dada por la ecuación:

T(K) = t(°C) + 273,15 ó t(°C) = T(K) - 273,15

T(K) = (5/9) * [t(°F) + 459,67] ó t(°F) = (9/5) * T(K) - 459,67

siendo T(K) la temperatura expresada en kelvins.

Escala Rankine

Se denomina Rankine (símbolo R) a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e ingeniero escocés William Rankine en 1859.

La escala Rankine tiene su punto de cero absoluto a −459,67 °F y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.

T(R) = t(°F) + 459,67 ó t(°F) = T(R) - 459,67

T(R) = (9/5) * [t(°C) + 273,16] ó t(°C) = (5/9) * [T(R) - 491,67]

siendo T(R) la temperatura expresada en grados Rankine.

Usado comúnmente en Inglaterra y en EE.UU. como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad científica las medidas son efectuadas en Sistema Internacional de Unidades, por tanto la temperatura es medida en kelvins (K).

Escalas de temperatura en desuso

Escala Réaumur

Grado Réaumur (ºRé), en desuso. Se debe a René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757). La relación con la escala Celsius es:

T(ºRé) = (4/5) * t(°C) ó t(°C) = (5/4) * T(ºRé)

T(ºRé) = (4/5) * [T(K) - 273,16] ó T(K) = (5/4) * T(ºRé) + 273,16

siendo T(ºRé) la temperatura expresada en grados Réaumur.

Escala Rømer

La unidad de medida en esta escala, el grado Rømer (ºRø), equivale a 40/21 de un Kelvin (o de un grado Celsius). El símbolo del grado Rømer es ºRø.

T(ºRø) = (21/40) * t(°C) + 7,5 ó t(°C) = (40/21) * [T(ºRø) - 7,5]

T(ºRø) = (21/40) * [T(K) - 273,16] + 7,5 ó T(K) = (40/21) * [T(ºRø) - 7,5] + 273,16

siendo T(ºRø) la temperatura expresada en grados Rømer.

Escala Delisle

Creada por el astrónomo francés Joseph-Nicolas Delisle. Sus unidades son los grados Delisle (o De Lisle), se representan con el símbolo ºDe y cada uno vale -2/3 de un grado Celsius o Kelvin. El cero de la escala está a la temperatura de ebullición del agua y va aumentando según descienden las otras escalas hasta llegar al cero absoluto a 559.725ºDe.

Escala Newton

T(ºN) = (33/100) * t(°C) ó t(°C) = (100/33) * T(ºN)

T(ºN) = (33/100) * T(K) - 273,16 ó T(K) = (100/33) * T(ºN) + 273,16

siendo T(ºN) la temperatura expresada en grados Newton.

Escala Leiden

Grado Leiden (ºL) usado para calibrar indirectamente bajas temperaturas. Actualmente en desuso.

Dilatación y termometría

El hecho de que las dimensiones de los cuerpos, por lo general, aumenten regularmente con la temperatura, ha dado lugar a la utilización de tales dimensiones como propiedades termométricas y constituyen el fundamento de la mayor parte de los termómetros ordinarios. Los termómetros de líquidos, como los de alcohol coloreado empleados en meteorología o los de mercurio, de uso clínico, se basan en el fenómeno de la dilatación y emplean como propiedad termométrica el volumen del líquido correspondiente.

La longitud de una varilla o de un hilo metálico puede utilizarse, asimismo, como propiedad termométrica. Su ley de variación con la temperatura para rangos no muy amplios (de 0º a 100 °C) es del tipo:

l_t = l₀ (1 + a·t)

donde l_t representa el valor de la longitud a t grados Celsius, l₀ el valor a cero grados y a es un parámetro o constante característica de la sustancia que se denomina coeficiente de dilatación lineal. La ecuación anterior permite establecer una correspondencia entre las magnitudes longitud y temperatura, de tal modo que midiendo aquélla pueda determinarse ésta.

Una aplicación termométrica del fenómeno de dilatación en sólidos lo constituye el termómetro metálico. Está formado por una lámina bimetálica de materiales de diferentes coeficientes de dilatación lineal que se consigue soldando dos láminas de metales tales como latón y acero, de igual longitud a 0 °C. Cuando la temperatura aumenta o disminuye respecto del valor inicial, su diferente da lugar a que una de las láminas se dilate más que la otra, con lo que el conjunto se curva en un sentido o en otro según que la temperatura medida sea mayor o menor que la inicial de referencia. Además, la desviación es tanto mayor cuanto mayor es la diferencia de temperaturas respecto de 0 °C. Si se añade una aguja indicadora al sistema, de modo que pueda moverse sobre una escala graduada y calibrada con el auxilio de otro termómetro de referencia, se tiene un termómetro metálico.

Otras propiedades termométricas

Algunas magnitudes físicas relacionadas con la electricidad varían con la temperatura siguiendo una ley conocida, lo que hace posible su utilización como propiedades termométricas. Tal es el caso de la resistencia eléctrica de los metales cuya ley de variación con la temperatura es del tipo:

R_t = R₀ (1 + a·t + b·t²)

siendo R₀ el valor de la resistencia a 0 °C, a y b dos constantes características que pueden ser determinadas experimentalmente a partir de medidas de R_t para temperaturas conocidas y correspondientes a otros tantos puntos fijos.

Conocidos todos los parámetros de la anterior ecuación, la medida de temperaturas queda reducida a otra de resistencias sobre una escala calibrada al efecto. Los termómetros de resistencia emplean normalmente un hilo de platino como sensor de temperaturas y poseen un amplio rango de medidas que va desde los -200 °C hasta los 1200 °C.

Los termómetros de termistores constituyen una variante de los de resistencia. Emplean resistencias fabricadas con semiconductores que tienen la propiedad de que su resistencia disminuye en vez de aumentar con la temperatura (termistores). Este tipo de termómetros permiten obtener medidas casi instantáneas de la temperatura del cuerpo con el que están en contacto.

Aplicación de las escalas termométricas

La relación existente entre las escalas termométricas más empleadas permite expresar una misma temperatura en diferentes formas, esto es, con resultados numéricos y con unidades de medida distintas. Se trata, en lo que sigue, de aplicar las ecuaciones de conversión entre escalas para determinar la temperatura en grados Celsius y en grados Fahrenheit de un cuerpo, cuyo valor en Kelvin es de 77 K.

Para la conversión de K en °C se emplea la ecuación:

t(°C) = T(K) - 273

es decir:

t(°C) = 77 - 273 = - 196 °C

Para la conversión en °F se emplea la ecuación:

t(°F) = 1,8 · t(°C) + 32

t(°F) = 1,8 · (- 196) + 32 = - 320,8 °F

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sábado, 30 de enero de 2016

Climatología