L  a  G r a n  E n c i c l o p e d i a   I l u s t r a d a  d e l   P r o y e c t o  S a l ó n  H o g a r

 

 

Temperatura y Equilibrio Térmico


Temperatura es una medida de la energía cinética de los átomos o moléculas que constituyen un objeto material cualquiera. Su medida se realiza a través de los cambios que experimentan algunas magnitudes físicas, cuando los cuerpos son sometidos a intercambios de energía térmica. Ejemplos de estas magnitudes son: el volumen, la presión, la resistencia eléctrica, y muchas otras que han dado lugar a diferentes formas de medir la temperatura.


En términos muy generales y aproximados, se puede decir que la temperatura es una magnitud proporcional a la energía cinética promedio que tienen las partículas, átomos o moléculas, que constituyen un cuerpo. Si todas las partículas de un cuerpo tuviesen la misma energía de movimiento la temperatura sería proporcional a esa energía. Cuando un cuerpo caliente entra en contacto con un cuerpo frío, se produce un intercambio de energía del cuerpo más caliente al más frío, debido a que las partículas del cuerpo caliente tienen más energía en promedio que las partículas del cuerpo frío.

 
Puede ocurrir también que dos cuerpos que tienen igual temperatura entren en contacto, pero en movimiento uno respecto del otro, como cuando nos frotamos las manos o martillamos un clavo; aquí se produce un intercambio de energía entre las partículas de las superficies en contacto y por consiguiente un incremento de sus temperaturas. Para tener una mayor comprensión del concepto de temperatura es necesario profundizar en la teoría cinética del calor, tema que estudiarás en otro nivel.


Equilibrio térmico . Con apoyo en el concepto de temperatura anteriormente descrito, se puede decir que dos cuerpos están en equilibrio térmico , cuando sus partículas no intercambian una cantidad neta de energía, siendo por consiguiente, iguales sus temperaturas. En este concepto se apoya la termodinámica para medir la temperatura de los cuerpos.

 
¿Qué mide un termómetro? Un termómetro mide la temperatura, alcanzando el equilibrio térmico con el cuerpo al que se le quiere medir la temperatura.
 
 
A este aparato se le conoce como Termoscopio de Galileo , por ser un aparato que solo detectaba los cambios de temperatura, pues no tenía una escala para medir con exactitud la temperatura, resultaba además inexacto por depender de la presión atmosférica, la cual experimenta variaciones de acuerdo a la hora del día, del clima del lugar y la altura sobre el nivel del mar. Se debe a Daniel Fahrenheit el invento de una forma de medir la temperatura en forma más confiable que el termoscopio de Galileo.

 
Tipos de termómetros: Existen diferentes tipos de termómetros dependiendo de la propiedad o variable termométrica escogida.

 

Termómetro de Gas a volumen constante: En este instrumento la variable que mide la temperatura es la presión de un gas que se mantiene a volumen constante. Se ha escogido este termómetro como patrón porque los valores de la temperatura que se obtienen con él son independientes del gas utilizado.

Pirómetro óptico: la temperatura del objeto (un horno por ejemplo) se obtiene comparando el color de la llama con el del filamento de una lámpara eléctrica.

La variable termométrica tiene que ver con la frecuencia de la luz, magnitud que determina el color de lo que vemos.


Termómetro Metálico: En este caso se aprovecha la dilatación de dos varillas metálicas para medir la temperatura y la variable termométrica esta relacionada con el cambio de longitud de las dos varillas. El calentamiento hace que una espiral bimetálica se curve, moviendo la aguja que señala el valor de la temperatura.

Termómetro Clínico:

debido al estrechamiento en la base del tubo capilar, la columna de Hg (Mercurio) no puede regresar al depósito. Por ello, este termómetro sigue indicando la temperatura de una persona, aunque ya no esté en contacto con ella. La variable utilizada para medir la temperatura es la longitud de la columna de mercurio.

Termómetro de Máxima y Mínima: este aparato indica, por medio de dos índices, las temperaturas máxima y mínima que se producen en cierto intervalo de tiempo.
Termómetro de Resistencia: En este termómetro se mide la temperatura de los cuerpos a través de los cambios que experimenta la resistencia de un material con la energía térmica.

Termómetro de par metálico: La variable para medir la temperatura es el voltaje generado en la unión de dos metales diferentes, el cual varía al cambiar la temperatura.

El sistema tiene dos uniones metálicas: una es usada como sensor de la temperatura y la otra es mantenida a una temperatura de referencia. Este termómetro es muy exacto y se puede utilizar para muchas aplicaciones donde otros resultan limitados.


Andrés Celsius
 
Escalas de Temperatura. En el en año 1714, un fabricante de instrumentos holandés de nombre Daniel Fahrenheit, construyó un termómetro de mercurio que indicaba 32° para la temperatura de congelación del agua y 212° para la temperatura de ebullición, más tarde, en 1741, un astrónomo sueco de nombre Andrés Celsius diseño una nueva escala, llamada escala Celsius en la cual 100° correspondía al punto de congelamiento del agua y 0° al de ebullición. Al cabo de unos años esto fue invertido y al punto de ebullición le fue asignado el valor de 100°. Estas dos escalas se llamadas hoy día, Fahrenheit y Celsius respectivamente.
 

Para convertir de una escala a otra puede utilizarse la ecuación:
Donde C representa la temperatura en grados Celsius y F la temperatura en grados Fahrenheit.


Temperatura Absoluta Un termómetro de alcohol y un termómetro de mercurio aunque coincidan al medir la temperatura del punto de congelación y el de ebullición del agua, difieren al medir cualquier temperatura intermedia. Dependiendo del termómetro y de la escala de temperatura que utilice, los valores de la temperatura que un determinado termómetro puede medir para un mismo fenómeno, son diferentes; y como en el caso mencionado al principio del párrafo, termómetros calibrados en la misma escala, difieren en el valor medido cuando las sustancias o las variables termométricas son distintas.


Sin embargo, es posible definir una escala de temperatura independiente de la sustancia que se utilice y que refleje con mayor cercanía el concepto de temperatura como medida de la energía de las partículas. Esta es la escala absoluta de temperatura, en la cual existe un cero absoluto por debajo del cual no existe ninguna temperatura y corresponde a un estado en el cual la energía de las partículas, átomos o moléculas, es mínima. Para medir en esta escala de temperaturas se utiliza un termómetro de gas a volumen constante , el cual utiliza como sustancia termométrica, un gas en un estado particular llamado gas ideal. En esta escala, se le asigna al estado en el cual coexisten: el agua líquida, el hielo y el vapor de agua, llamado punto triple del agua, una temperatura igual a 273,16. La razón de esto se debe a que este estado sólo ocurre a una temperatura y presión específica. A la unidad de temperatura de esta escala se le llama Kelvin y se denota con la letra K (no °K) y es la unidad de temperatura adoptada por el sistema internacional de medidas. El tamaño de un kelvin es igual al tamaño de un grado centígrado, de tal manera que para convertir grados centígrados a Kelvin se le suma la cantidad 273.16 a la temperatura en grados centígrados y el resultado será la temperatura en kelvin, es decir: T=Tc + 27316.
 

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