Grado Kelvin

Kelvin
Kelvin (anteriormente llamado grado Kelvin) o escala absoluta, simbolizado como K. Es la unidad de Temperatura de la escala científica creada por William Thomson, más conocido por Lord Kelvin, en el año 1848. Esta no es una escala arbitraria; su cero se sitúa en el punto de temperatura mínima posible, allí donde los Átomos y las Moléculas estarían en reposo. Este punto se corresponde aproximadamente con - 273 ºC, es decir, el intervalo de un grado de la escala Kelvin es el mismo que el de la escala centígrada, de modo que para pasar una temperatura en grados centígrados a la escala absoluta basta con sumar 273.

Escala Kelvin o absoluta
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. Se representa con la letra K, y nunca "°K". Actualmente, su nombre no es el de "grados kelvin", sino simplemente "kelvin".

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.

Uso
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. Lo ventajoso de usar K en vez de ºC ó ºF es que no existen valores negativos, como sí los hay en ºC ó ºF.

También en iluminación de Vídeo y Cine se utilizan los kelvin como referencia de la Temperatura de color. Cuando un Cuerpo negro es calentado emitirá un tipo de luz según la temperatura a la que se encuentra. Por ejemplo, 1.600 K es la temperatura correspondiente a la salida o puesta del Sol. La temperatura del Color de una lámpara de filamento de Tungsteno corriente es de 2.800 K. La temperatura de la luz utilizada en Fotografía y artes gráficas es 5.000 K y la del sol al mediodía con cielo despejado es de 5.200 K. La luz de los días nublados es más azul, y es de más de 6.000 K.

Factores de conversión
La escala Kelvin o absoluta es la misma escala centígrada pero despalazada -273º. Así que para pasar de la escala centígrada a la escala Kelvin, bastará con sumar 273 a la temperatura obtenida en la escala celsius:
T[K] = t_C[°C] + 273,15

Y para pasar a la escala celsius a partir de la escala Kelvin sólo tendremos que restar a ésta 273.
t_c[°C] = T[K] - 273,15

No obstante, una diferencia de temperatura tiene el mismo valor en ambas escalas.
T₁[K] – T₂[K] = t_C1[°C] – t_C2[°C]
ΔT[K] = Δt_C [°C]

Ejemplos de temperaturas notables:

Cero absoluto: 0 K = −273,15 °C

Punto de fusión del Agua a una Atmósfera de presión (760 MmHg): 273,15 K = 0 °C

Punto triple del agua (4,58 mmHg): 273,16 K = 0.0098 °C

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

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 = (n/2)K_BT

donde:

KB 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).

FUENTES:

https://www.ecured.cu/Kelvin

Grado Celsius

Grado Celsius
Grado Celsius, (símbolo ºC). Es la unidad creada por Anders Celsius en 1742 para su escala de temperatura.
El grado Celsius pertenece al Sistema Internacional de Unidades, con carácter de unidad accesoria, a diferencia del kelvin que es la unidad básica de temperatura en dicho sistema.

👉Antecedente

Celsius definió su escala en 1742 considerando las temperaturas de congelación y ebullición del agua, asignándoles originalmente los valores 100 °C y 0 °C respectivamente (de manera que más caliente resultaba en una menor temperatura); fue Linneo quien invirtió ambos puntos un par de años más tarde. El método propuesto, al igual que el utilizado en 1724 para el grado Fahrenheit y el Grado Rømer de 1701, tenía la ventaja de basarse en las propiedades físicas de los materiales. William Thomson (luego Lord Kelvin) definió en 1848 su escala absoluta de temperatura en términos del grado Celsius. En la actualidad el grado Celsius se define a partir del kelvin del siguiente modo:

T(°C)=T(K) – 273,15

Los intervalos de temperatura expresados en °C y en kelvins tienen el mismo valor.

Termómetro para medir en Celsius y en Fahrenheit.

La escala de Celsius es muy utilizada para expresar las temperaturas de uso cotidiano, desde la temperatura del aire a la de un sinfín de dispositivos domésticos (hornos, freidoras, agua caliente, refrigeración, etc.). También se la utiliza en trabajos científicos y tecnológicos, aunque en muchos casos resulta obligada la utilización de la escala de Kelvin.

👉Conversión de unidad
Escalas termométricas de uso general, Celsius y Fahrenheit
Dependiendo de la parte del mundo en donde vivamos, utilizamos sistemas de medición diferentes. Los que hablamos castellano generalmente utilizamos el sistema métrico, y medimos la temperatura en grados Celsius. Pero no siempre es así, en algunos países de América Central y el Caribe (de habla hispana), puede que se utilice el sistema inglés, o combinaciones de ambos sistemas. Hay países en donde las distancias se miden en metros, pero para pesar utilizan libras, y onzas. Lo mismo sucede con la temperatura. En estas notas veremos como hacer las conversiones.

👉Temperaturas de fusión y ebullición del agua

La escala Celsius es una escala de temperatura que asigna el valor cero (0 °C) al agua en proceso de fusión, y el valor cien (100 °C) al agua en proceso de ebullición. Las temperaturas de fusión y ebullición del agua destilada a una atmósfera de presión, en las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin, son las siguientes:
Temperaturas de fusión y ebullición del agua a 1 atm de presión atmosférica escala fusión ebullición
Kelvin 273,15 K 373,15 K
Celsius 0 °C 100 °C
Fahrenheit 32 °F 212 °F

El punto triple del agua es a 273,16 K, es decir, 0,01 °C.

👉Muestra de las temperaturas de fusión y ebullición del agua.

La magnitud de un grado Celsius es equivalente a la magnitud de un Kelvin; en otras palabras, una diferencia de temperaturas tiene el mismo valor numérico expresada en grados Celsius que en Kelvin:

∆t(°C)=∆T(K)

La diferencia entre el punto de ebullición y el punto de congelación del agua en la escala Fahrenheit es de 180 grados (212 grados menos 32 grados). Pero en la escala Celsius es de 100 grados. Por lo tanto, la proporción entre las dos escalas es 180/100 o, si se simplifica, 9/5.

La conversión de grados Celsius a grados Fahrenheit se obtiene multiplicando la temperatura en Celsius por 1,8 (9/5) y sumando 32:

t(°F)=1,8 x t(°C)+32

Para convertir Fahrenheit a Celsius:

t(°C)=(t(°F) - 32)/1,8

👉Símbolo y nombre
El símbolo del grado Celsius es un circulito volado (y no la letra o) seguido de la letra C, que forman un bloque indivisible. La Real Academia Española admite escribir solo el circulito volado, sin la C, pero esta notación no es conforme con las normas internacionales, en las que el círculo está reservado al grado de ángulo plano. El nombre es grado Celsius, y aunque la CGPM rechazó en 1948 el de grado centígrado , este último sigue siendo de uso corriente. No debe confundirse centígrado, es decir, basado en una escala que da 100 grados entre la temperatura de fusión y la de ebullición del agua, con centigrado, que es un centésimo de grado. Además el grado centígrado corresponde a la escala centesimal, cuyos 100 grados corresponden a un ángulo recto.
Termómetro corporal para medir la temperatura en Celsius.

Como la mayoría de los símbolos de unidades, debe haber un espacio entre el valor y °C. Así tenemos:

25 °C es correcto; 25 ° C es incorrecto; y 25° C es también incorrecto.

En Unicode existe el carácter ℃ (U+2103) que representa el grado Celsius.

FUENTES:

https://www.ecured.cu/Grado_Celsius

Grado Fahrenheit

Grado Fahrenheit

Grado Fahrenheit (simbolizado como °F). Es una unidad de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724, cuya escala fija el cero y el cien en las temperaturas de congelación y evaporación del cloruro amónico en agua. Similar a lo que fija la escala Celsius con la congelación y evaporación del agua.

En la escala Fahrenheit, el punto de fusión del agua es de 32 grados, y el de ebullición es de 212 grados. Una diferencia de 1,8 grados Fahrenheit equivale a la de 1 grado centígrado.

👉Historia

La escala de temperatura de Fahrenheit se puso popular a través de su uso sobre los primeros termómetros de mercurio en vidrios seguros y comercialmente disponibles. Daniel Gabriel Fahrenheit fabricó tales termómetros en Ámsterdam de aproximadamente 1717 hasta su muerte en 1736. La escala que sabemos como la escala de Fahrenheit fue la última de las tres escalas que usó.

Como el punto cero de su escala, Fahrenheit escogió la temperatura de un baño del derretimiento de hielo en una solución de sal común, una manera de siglo XVIII usual de conseguir una fiebre baja en el laboratorio. El set de 32 grados como la temperatura de fusión del hielo en el agua. Para un punto coherente escogió la temperatura de la sangre de una persona sana (su esposa), que midió en la axila y llamó a 96 grados. (El número se plantea desde el principio con una escala de 12 intervalos, como pies de rey, y después se duplique el número de pasos, como instrumentos más precisos, lo que hace a intervalos de 24, luego 48, y 96 finalmente.)

Los sucesores de Fahrenheit usaron el punto de ebullición del agua para calibrar sus termómetros, que pusieron en 212 grados con el fin de mantener el tamaño de grado de Fahrenheit. Fahrenheit hizo termómetros que podían leer tan alto como 600 °F, pero el mercado más grande era termómetros para las observaciones de clima, y sobre estos la parte del termómetro de 130 ° F a 212 ° F se desperdiciaría.

👉Experimento
Fahrenheit, en el artículo que escribió en 1724, determinó tres puntos de temperatura. El punto cero está determinado al poner el termómetro en una mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio. Éste es un tipo de mezcla frigorífica, que se estabiliza a una temperatura de 0 °F. Se pone luego el termómetro de alcohol o mercurio en la mezcla y se deja que el líquido en el termómetro obtenga su punto más bajo. El segundo punto es a 32 °F con la mezcla de agua y hielo, esta vez sin sal. El tercer punto, los 96 °F, es el nivel del líquido en el termómetro cuando se lo pone en la boca o bajo el brazo (en la axila). Fahrenheit notó que al utilizar esta escala el mercurio podía hervir cerca de los 600 grados.

Otra teoría indica que Fahrenheit estableció el 0 °F y los 100 °F en la escala al grabar las más bajas temperaturas que él pudo medir y su propia temperatura corporal, al encontrarse en un ligero estado de fiebre. Él tomó la más baja temperatura que se midió en el duro invierno de 1708 a 1709 en su ciudad Danzig (ahora llamada Gdańsk en Polonia), cerca de –17,8 °C, como punto cero.

Una variante de esta versión es que la mezcla de hielo, sal y agua registrada en la escala Fahrenheit, lo obtuvo en su laboratorio y la más alta la tomó de la temperatura de su cuerpo a 96 °F.

Fahrenheit quería abolir las temperaturas negativas que tenía la escala Rømer. Fijó la temperatura de su propio cuerpo a 96 °F (a pesar que la escala tuvo que ser recalibrada a la temperatura normal del cuerpo, que es cercana a los 96,8 °F, equivalente a 36 °C), dividió la escala en doce secciones y subsecuentemente cada una de esas secciones en 8 subdivisiones iguales lo que produjo una escala de 96 grados. Fahrenheit notó que en esta escala el punto de congelación del agua estaba a los 32 °F y el de punto de ebullición a los 212 °F.

La escala Fahrenheit de temperatura se mantiene en uso en los Estados Unidos, pero ahora se define en términos de la escala Kelvin.

👉Conversión a otras unidades

Las diferentes conversiones posibles, entre ellas hacia grado Celsius y Kelvin son:
Fórmulas de conversión de temperaturas Fahrenheit De a Fórmula
Fahrenheit   ➜    Celsius C = (F - 32)/1.8
Celsius        ➜    Fahrenheit F = (1.8 x C) + 32
Fahrenheit  ➜    Kelvin K =(F + 459.4)/ 1.8
Kelvin        ➜    Fahrenheit F = (1.8 x K) - 459.4

Fórmulas de conversión de incrementos de grados Fahrenheit De a Fórmula
Fahrenheit  ➜   Celsius C = (5/9)F
Celsius        ➜   Fahrenheit F = (9/5)C
Fahrenheit  ➜    Kelvin K =(5/9)F
Kelvin        ➜    Fahrenheit F = (9/5)K

Nótese la diferencia entre conversión de temperaturas (la temperatura de un cuerpo es 27 grados) y la conversión de incrementos de grados (la temperatura de un cuerpo ha aumentado en 27 grados).

👉Uso
Esta escala se utilizaba en la mayoría de los países anglosajones para todo tipo de uso. Desde los años sesenta varios gobiernos han llevado a cabo políticas tendientes a la adopción del sistema internacional de unidades y su uso fue desplazado. Sin embargo, en los Estados Unidos sigue siendo utilizada por la población para usos no científicos y en determinadas industrias muy rígidas, como la del petróleo.

Para uso científico se usaba también una escala absoluta, la escala de Rankine, que fijaba el 0 al cero absoluto de forma análoga a lo que ocurre en la escala kelvin.

FUENTES:
https://www.ecured.cu/Grado_Fahrenheit