INTRODUCCINEn la actualidad se emplean diferentes escalas de temperatura; entre ellas est la escala Celsius tambin conocida como escala centgrada, la escala Fahrenheit, la escala Kelvin, la escala Rankine o la escala termodinmica internacional. En la escala Celsius, el punto de congelacin del agua equivale a 0 C, y su punto de ebullicin a 100 C. Esta escala se utiliza en todo el mundo, en particular en el trabajo cientfico. La escala Fahrenheit se emplea en los pases anglosajones para medidas no cientficas y en ella el punto de congelacin del agua se define como 32 F y su punto de ebullicin como 212 F. En la escala Kelvin, la escala termodinmica de temperaturas ms empleada, el cero se define como el cero absoluto de temperatura, es decir, -273,15 C. La magnitud de su unidad, llamada kelvin y simbolizada por K, se define como igual a un grado Celsius. Otra escala que emplea el cero absoluto como punto ms 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 congelacin del agua equivale a 492 R, y su punto de ebullicin a 672 R.En 1933, cientficos 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 termodinmicos. La escala internacional emplea como patrn un termmetro de resistencia de platino (cable de platino) para temperaturas entre -190 C y 660 C. Desde los 660 C hasta el punto de fusin del oro (1.063 C) se emplea un termopar patrn: los termopares son dispositivos que miden la temperatura a partir de la tensin producida entre dos alambres de metales diferentes. Ms all del punto de fusin del oro las temperaturas se miden mediante el llamado pirmetro ptico, que se basa en la intensidad de la luz de una frecuencia determinada que emite un cuerpo caliente.En 1954, un acuerdo internacional adopt el punto triple del agua es decir, el punto en que las tres fases del agua (vapor, lquido y slido) estn en equilibrio como referencia para la temperatura de 273,16 K. El punto triple puede determinarse con mayor precisin que el punto de congelacin, por lo que supone un punto fijo ms satisfactorio para la escala termodinmica. En criogenia, o investigacin de bajas temperaturas, se han obtenido temperaturas de tan slo 0,00001 K mediante la desmagnetizacin de sustancias paramagnticas. En las explosiones nucleares se han alcanzado momentneamente temperaturas evaluadas en ms de 100 millones de kelvin.El concepto de temperatura est muy relacionado con el diario vivir. Tenemos un concepto intuitivo de algo ms caliente o ms fro. Este concepto es solo cualitativo y aplicable solo en espacio limitado.Se hace necesario establecer una escala que permita clasificar las temperaturas por orden creciente. Para ello basta encontrar un fenmeno fsico que sea una funcin constantemente creciente o decreciente en un rango de temperaturas utilizables.Entre los fenmenos fsicos ms conocidos que se han empleado para clasificar temperaturas y hacer termmetros podemos citar: Dilatacin y contraccin: de slidos, lquidos o gases. Con ello se han construido desde los clsicos termmetros de columna lquida, hasta los termmetros bimetlicos. Variacin de Resistencia Elctrica: la variacin de resistencia elctrica con la temperatura se usa en termmetros en base a termistores y termmetros de resistencia elctrica (resistencia de Platino, PT100). Potencial termoelctrico: si la unin de dos metales diferentes se somete a un gradiente de temperatura, se genera una fuerza electromotriz (fem). Este es el llamado efecto Seebeck y es la base en que se sustentan las termocuplas. Radiacin electromagntica: tanto los pirmetros infrarojos como los pirmetros pticos se basan en los fenmenos de radiacin para medir temperatura. Ambos tienen la ventaja de que pueden medir a distancia. Los primeros se utilizan para temperaturas muy bajas y los segundos para altas temperaturas (hornos, metales en fusin).

EQUILIBRIO TRMICOEl concepto de equilibrio trmico es bsico al momento de clasificar la temperatura. Sabemos que si dos cuerpos M1 y M2 que estn a temperaturas diferentes entre s se ponen en contacto, fluir calor desde el cuerpo ms caliente al cuerpo ms fro. Despus de un tiempo suficiente, ambos estarn en equilibrio trmico entre s. Es decir estarn a la misma temperaturaEsta proposicin se conoce a veces como el Principio Cero de la Termodinmica. Permite de hecho el establecer escalas de temperaturas y hacer termmetros. En efecto, si A es el cuerpo termomtrico y lo hemos calibrado ponindolo en equilibrio trmico con una sucesin de cuerpos B1 a Bn que estn a diferentes temperaturas T1aTn, entonces podemos usar A para medir temperaturas en ese rango.ESCALA EMPRICA DE TEMPERATURASEl principio anterior permite establecer la llamada "escala emprica de temperaturas". Para establecerla se debe tener: Un cuerpo Termomtrico: es decir un cuerpo en que alguna propiedad vare en forma contnua y medible con la temperatura. Un punto de partida: un origen, facilmente reproducible, desde donde partir nuestra escala (en buenas cuentas el cero). Una unidad: es decir la magnitud que queremos asociar a un grado de temperatura.CUERPO TERMOMTRICOPara la escala emprica el cuerpo termomtrico que se define es eltermmetro a gas perfecto a volumen constante. Este termmetro se basa en medir lapresinde un volumen fijo de un gas a medida que vara su temperatura.Parece curioso emplear (de verdad) un termmetro basado en un gas ideal. Sin embargo existen una serie de buenas razones que sustentan esta eleccin. En particular:

Alto coeficiente de dilatacin de los gases:un gas tiene un coeficiente de dilatacin del orden de 1/273 por C de aumento de temperatura. Por lo tanto se pueden tener seales significativas para variaciones pequeas de temperatura. Comportamiento real de los gases:los gases reales de bajo peso molecular tienen un comportamiento muy similar a un gas perfecto para presiones no muy elevadas y un amplio rango de temperaturas.La base fsica del termmetro de gas a volumen constante es que la presin es una funcin que crece linealmente con la temperatura.Si bien desde el punto de vista terico el termmetro de gas es el mejor, no es tan sencillo definirlo as en la prctica. As que el patrn secundario que normalmente se emplea es el termmetro de resistencia de platino.

PUNTO DE PARTIDAToda escala debe tener un punto de partida. A nivel mundial existen dos escalas empricas de temperatura en amplio uso. Estas son la escalaCentgradoy la escalaFahrenheit.La primera se usa en casi todo el mundo y la segunda principalmente en Estados Unidos.Antes de la escalaCentgradoexisti la escalaCelsius, que es prima hermana y difiere solo en el punto de partida.La escalaCentgradousa elpunto triple del aguacomo punto de partida. El punto triple del agua es la temperatura donde coexisten en equilibrio la fase slida (hielo), lquida y gaseosa (vapor de agua). Este equivale a 273,16K de temperatura absoluta.La escalaCelsiususaba como punto de partida la temperatura de fusin del hielo a una atmsfera de presin. Esto equivale a 273,15K.En el caso de la escalaFahrenheit, su punto de partida es diferente. Actualmente est referida a la escala Centgrado. Actualmente sedefinecomo 32F al punto de fusin del hielo a una atmsfera de presin. Antiguamente el 0F corresponda a la temperatura de fusin de una mezcla frigorfica. La idea original del Doctor Fahrenheit era tener un 0 que correspondiera a la temperatura ms baja alcanzable.

UNIDAD DE MEDIDAEn el caso de la escalaCentgradola unidad de medida corresponde a 1/100 entre el punto triple del agua y la temperatura de ebullicin del agua a 1 atmsfera de presin.

Para la escalaFahrenheitsu unidad de medida se define como 5/9 de 1C. Antiguamente el 100F corresponda a la temperatura media del cuerpo humano (reflejo de la formacin mdica de su creador). As alguien tiene fiebre cuando est sobre 100F!

En lo recin visto se constata que la escalaFahrenheittiene puntos de referencia pocos precisos, a diferencia de la escalaCentgrado. Esto hace que actualmente la escalaFahrenheittenga su referencia real en la Centgrado.

Para pasar de gradosCentgradoa gradosFahrenheit,usar la siguiente conversin:F = 9/5C + 32Para pasar de gradosFahrenheita gradosCentgrado,usar la siguiente conversin:C = (F - 32)5/9ESCALA ABSOLUTA DE TEMPERATURASLa escala absoluta de temperaturas parte de la existencia del 0 absoluto. Veremos que la existencia de una escala absoluta de temperaturas es consecuencia del Segundo Principio de la Termodinmica. Por el momento basta recordar los siguientes puntos bsicos: Existen dos unidades bsicas para medir temperatura en forma absoluta: el gradoKelvin[K]y el gradoRankine[R]. En magnitud 1K = 1C y 1R = 1F. El 0K = -273,16C Es la temperatura ms baja posible.

PUNTOS TERMOMTRICOSEn la prctica se necesita de una serie de puntos de referencia fcilmente replicables para poder calibrar diferentes tipos de termmetros en diferentes rangos de temperatura. Algunos puntos de referencia importantes son:

Producto PuroTemperatura a 1 atm.

Solidificacin agua0C

Ebullicin Agua100C

Ebullicin Clorobenzeno132C

Ebullicin Naftalina217,96C

Fusin de Estao231,9C

Fusin del Plomo327,3C

Ebullicin del Mercurio356,95C

Fusin del Zinc419,4C

Ebullicin del Azufre444,6C

Solidificacin Antimonio630,5C

Fusin Aluminio658C

Solidificacin aleacin Ag y Cu (72% Ag, 28% Cu)779C

Ebullicin Zinc907C

Fusin Plata960C

Fusin Cobre1083C

Fusin Nquel1455C

Fusin Fierro1530C

Fusin Platino1773C

LOS CUATRO TIPOS DE ESCALAS DE TEMPERATURA

Fahrenheit, Celsius, Kelvin y Rankine son las cuatro escalas de temperatura ms utilizadas. Las escalas utilizan grados con proporciones definidas por los puntos de ebullicin y de congelacin del agua y por un valor llamado cero absoluto. Tericamente, el cero absoluto representa la temperatura ms baja a la que esa escala podra bajar. A pesar del nombre "cero absoluto", el valor del cero absoluto no siempre es cero en una escala de temperatura.

ESCALA FAHRENHEIT

La escala Fahrenheit, llamada as en honor al fsico Daniel Gabriel Fahrenheit, fue utilizada en la mayora de los pases de habla Inglesa, hasta la dcada de 1970, cuando la mayora de los pases cambiaron a la escala Celsius. Al escribir una temperatura en la escala Fahrenheit, el valor delnmeroes seguido generalmente por un signo de grado yla letra"F". Esta escala cuenta con un punto de ebullicin del agua de 212 F y un punto de congelacin del agua de 32 F. El cero absoluto tiene un valor de -459,67 F. El nico punto en la escala de temperatura Fahrenheit y Celsius a la que Fahrenheit y Celsius se igualan entre s es en el -40 F y, por lo tanto, es tambin -40 C. La conversin de una temperatura de Fahrenheit a Celsius requiere restar 32 delnmerode grados Fahrenheit, luego esenmerodebe dividirse por 9/5 o 1,8.

ESCALA CELSIUS

La escala Celsius o centgrados, recibi su nombre en honor al astrnomo Andrew Celsius. Esta escala fue la norma en la ciencia, incluso antes de su prominencia despus de 1970. Se basa en un punto de congelacin del agua de 0 C y un punto de ebullicin del agua de 100 C. La diferencia de 100 grados entre esos valores explica el nombre alternativo de centgrado. El valor Celsius para el cero absoluto es -273,15 C. Para convertir de Celsius a Fahrenheit se requiere multiplicar el valor en grados Celsius por 9/5 o 1,8 y sumar 32.ESCALA KELVIN

La escala Kelvin fue nombrada en honor al fsico William Thomson, barn Kelvin. La escala tiene grados equivalentes en tamao a la escala Celsius, pero la escala Kelvin tiene un cero absoluto de 0 en comparacin con los -273,15 C. La unidad de medida estndar de temperatura termodinmica, Kelvin, generalmente se escribe sin un smbolo de grado entre losnmerosy la K. El agua hierve a 373,15 K y se congela a 273,15 K. La conversin de Celsius a Kelvin requiere la suma de 273,15 a la lectura Celsius. Para convertir de grados Kelvin y Celsius slo exige restar 273.15 de la lectura Kelvin.

ESCALA RANKINE

Como Kelvin, Rankine es una escala termodinmica, es decir, el cero absoluto es igual a cero. Los grados de Rankine, sin embargo, son iguales en tamao a los de la escala Fahrenheit. Se utiliza principalmente en la ingeniera; la escala fue nombrada en honor al ingeniero y fsico William John Macquorn Rankine. La escala por lo general se indica con un smbolo de grados yla letra"R" despus del valor numrico. La escala tiene un punto de ebullicin del agua de 671,67 R y un punto de congelacin del agua de 491,67 R. Para convertir de grados Fahrenheit a Rankine, es necesario sumar 459,67 al valor Fahrenheit. Ese mismonmerodebe ser restado de un valor de Rankine para convertir a Fahrenheit. Para convertir de grados Kelvin a Rankine es necesario multiplicar el valor Kelvin por 9/5 o 1,8. El valor de Rankine se divide por ese valor para convertirlo en Kelvin.

MIDIENDO LA TEMPERATURA EN DOS ESCALASFahrenheit y grados Centgrados son dos escalas diferentes para medir temperatura.Se muestra un termmetro midiendo una temperatura de 22Centgrados.En la escala Centgrada, el agua se congela a 0y hierve a 100.Si los Estados Unidos adoptaran la escala Centgrada, las predicciones del tiempo rara vez bajaran de -30o sobrepasan los 45. (Una temperatura de-18correspondera a un da fro de invierno en Michigan, mientras que una temperatura de 43podra predecirse para un da caluroso de verano en Arizona.)La mayora de los edificios de oficinas mantienen una temperatura entre 18C y 24C para mantener cmodos a sus empleados.Se muestra un termmetro midiendo una temperatura de 72Fahrenheit.En la escala Fahrenheit, el agua se congela a 32y hierve a 212.En los Estados Unidos, las predicciones del tiempo rara vez bajan de -20o sobrepasan los 120. (Una temperatura de0correspondera a un da fro de invierno en Michigan, mientras que una temperatura de 110podra predecirse para un da caluroso de verano en Arizona.)La mayora de los edificios de oficinas mantienen una temperatura entre 65C y 75C para mantener cmodos a sus empleados.

CentgradosFahrenheit