Calor y temperatura

Se estableció que el calor es una forma de energía. Asimismo, se indicó que las diferentes formas de energía pueden convertirse entre sí, y que en los procesos químicos la energía química se convierte en energía térmica y vicerversa. La cantidad de calor que requiere una reacción (endotérmica) o que libera (exotérmica) brinda una gran cantidad de información acerca de dicha reacción. Por esta razón es importante oder medir la intensidad de calor.

La temperatura mide la intensidad del calor, si un cuerpo está "caliente" o "frio". ¿Por qué se siente caliente un pedazo de metal a 100º C, mientras que u cubo de hielo a 0º C se siente frio? Esto se debe a que la temperatura del metal es mayor que la temperatura de la mano, y la del cubo de hielo menor. El calor fluye en forma espontánea del cuerpo más caliente al mas frio, nunca fluye en dirección opuesta.

Las temperaturas se miden, por lo regular, mediante termómetros de vidrio que contienen mercurio. Un termómetro de mercurio consiste en un depósito de mercurio en la base de un tubo de vidrio, conectado a una columna ascendente muy delgada (capilar), El mercurio se expande más que otros líquidos conforme aumenta su temperatura. Al efectuarse la expansión, puede observarse a través del capilar o columna de vacío.

Anders Celsius, un astrónomo sueco, desarrolló la escala de temperatura Celsius, la cual en sus inicios se denominó escala centígrada. Cuando se coloca un termómetro Celsius en un recipiente con hielo triturado y agua, el nivel del mercurio indica exactamente 0º C, el punto de referencia inferior. En un recipiente con agua hirviendo, el nivel del mercurio indica 100º C el punto de referencia superior. Hay 100 pasos o divisiones de igual tamaño entre esos dos niveles de mercurio, lo que equivale a un intervalo de 100 grados entre el punto de fusió0n del hielo y el punto de ebullición del agua a una atmósfera.

En Estados Unidos, las temperaturas generalmente se miden en la escala de temperatura diseñada por Gabriel Fahrenheit, un fabricante de instrumentación alemán. En esta escala, los puntos de congelación y ebullición del agua se definen como 32º F y 212º F, respectivamente. En el trabajo de investigación, las temperaturas suelen expresarse en la escara de temperatura absoluta o Kelvin. Como se verá, el punto cero de la escala de temperatura Kelvin se deriva del comportamiento observado en toda la materia.

En las escalas Celsius y Kelvin, los grados tienen la misma separación. Existen 100 grados entre el punto de congelación y ebullición del agua en ambas escalas; cada temperatura Kelvin se encuentra 273,15º por encima de la Celsius correspondiente. La relación entre las dos escalas es como sigue:

? K = ºC + 273.15º     o      ?ºC = K - 273.15º

En el sistema SI, los grados Kelvin se abrevian K en lugar de ºK, y se llaman kelvins.  Comparando con las escalas Celsius y Fahrenheit, se encuentra que los intervalos entre los mismos puntos de referencia son 100º C y 180º F, respectivamente, de manera que el grado Celsius es mayor que el grado Fahrenheit, es decir, 1.8 grados Fahrenheit cubren el mismo intervalo de temperatura que 1.0 grados Celsius. Con esta información, se encuentra el factor unitario:

1.8ºF   y    1.0ºC

1.0ºC        1.8ºF

Pero como los puntos iniciales de las dos escalas son diferentes, no s epuede convertir una temperatura de una escala a una temperatura de otra solamente multiplicándola por el factor unitario. Para convertir ºF a ºC, se debe agregar 32º F para ajustarse al punto cero de la escala Celsius.

?º F =  (xº C X 1.8 ºF) + 32 ºF               y         ? ºC = 1.0º C (xº F - 32º F)

                             1.0 ºC                                                     1.8º F