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Secundaria 3° · Física
La energía · Calor y temperatura

Escalas de temperatura

En Bolivia el pronóstico del tiempo da la temperatura en grados Celsius. Si tu prima de Miami te manda una foto de su termómetro, vas a ver números muy distintos. En un laboratorio de física usarían kelvin. Es la misma magnitud (qué tan caliente o fría está una cosa) medida con tres reglas distintas. ¿Cómo se pasa de una a otra sin equivocarse? Lo vas a resolver en este apartado.

Las tres escalas de temperatura

Metes un termómetro en un vaso con agua y hielo picado y marca $0$. Un termómetro estadounidense marcaría $32$ y uno de laboratorio, $273$. ¿Cómo puede un mismo fenómeno medirse con tres números tan distintos?

Comparación de los puntos de congelación y ebullición del agua en las escalas Celsius, Kelvin y Fahrenheit: 0 y 100 °C, 273 y 373 K, 32 y 212 °F. Ebullición del agua Congelación del agua °C 100 0 K 373 273 °F 212 32 Las tres marcan los mismos fenómenos con números distintos

La unidad legal de medida en Bolivia es la del Sistema Internacional, pero en la vida diaria usamos el grado Celsius.

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En Bolivia el parte meteorológico da la temperatura en grados Celsius, pero una amiga de Estados Unidos te la da en grados Fahrenheit. ¿Qué es una escala de temperatura?…

En Bolivia el parte meteorológico da la temperatura en grados Celsius, pero una amiga de Estados Unidos te la da en grados Fahrenheit. ¿Qué es una escala de temperatura? Nombra las tres escalas que conoces y escribe el símbolo de la unidad de cada una.

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¿Cuál es la unidad de temperatura del Sistema Internacional, la que se usa en ciencia? ¿Y cuál utilizamos en la vida diaria en Bolivia? Pon un ejemplo de cada una.

¿Cuál es la unidad de temperatura del Sistema Internacional, la que se usa en ciencia? ¿Y cuál utilizamos en la vida diaria en Bolivia? Pon un ejemplo de cada una.

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De Celsius a Kelvin

Comparación entre las escalas Celsius y Kelvin: el mismo tamaño de grado, con el cero desplazado 273 unidades. °CK 0 °C 273 K 100 °C 373 K +100 +273 en cada punto: el salto entre ellos (100 grados) es igual en las dos escalas
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Un día de primavera en Santa Cruz de la Sierra el termómetro marca $25\ ^\circ\text{C}$. Expresa esa temperatura en kelvin, recordando que $T_K = t_C + 273$.

Un día de primavera en Santa Cruz de la Sierra el termómetro marca $25\ ^\circ\text{C}$. Expresa esa temperatura en kelvin, recordando que $T_K = t_C + 273$.

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¿A qué temperatura, en grados Celsius, se congela el agua? ¿Y a qué temperatura hierve a nivel del mar? Expresa ambos valores también en kelvin.

¿A qué temperatura, en grados Celsius, se congela el agua? ¿Y a qué temperatura hierve a nivel del mar? Expresa ambos valores también en kelvin.

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En una ola de calor en Santa Cruz de la Sierra se alcanzan $44\ ^\circ\text{C}$. a) Expresa esa temperatura en kelvin. b) ¿Cuántos kelvin de diferencia hay con la…

En una ola de calor en Santa Cruz de la Sierra se alcanzan $44\ ^\circ\text{C}$.

  1. a) Expresa esa temperatura en kelvin.
  2. b) ¿Cuántos kelvin de diferencia hay con la temperatura corporal normal, de $37\ ^\circ\text{C}$?
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Grados Fahrenheit

La escala Fahrenheit no se usa en Bolivia, pero la vas a ver en electrodomésticos importados, recetas y termómetros de Estados Unidos. Una receta de galletas de Estados Unidos dice: «precalienta el horno a $350\ ^\circ\text{F}$». Si pones tu horno en $350\ ^\circ\text{C}$, las quemas. ¿A cuántos grados Celsius equivale esa temperatura?

Dos termómetros, uno Celsius y otro Fahrenheit. La congelación del agua está a 0 °C y 32 °F, y la ebullición a 100 °C y 212 °F. Entre los puntos fijos hay 100 grados Celsius y 180 grados Fahrenheit. Además, 20 °C equivalen a 68 °F. Celsius (°C) Fahrenheit (°F) 0 50 100 32 122 212 ebullición del agua congelación del agua 20 °C = 68 °F 100 grados 180 grados entre los puntos fijos: 100 °C equivalen a 180 °F → 180/100 = 1,8

Vuelve al principio: para la receta, $350\ ^\circ\text{F}$ dan $(350-32)/1{,}8 \approx 177\ ^\circ\text{C}$. Nada que ver con $350\ ^\circ\text{C}$.

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La temperatura del aula es de $20\ ^\circ\text{C}$. Calcula cuánto es en grados Fahrenheit usando la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.

La temperatura del aula es de $20\ ^\circ\text{C}$. Calcula cuánto es en grados Fahrenheit usando la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.

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Un termómetro de cocina comprado en Estados Unidos marca $122\ ^\circ\text{F}$. Calcula la temperatura en grados Celsius despejando de la expresión…

Un termómetro de cocina comprado en Estados Unidos marca $122\ ^\circ\text{F}$. Calcula la temperatura en grados Celsius despejando de la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.

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Una receta americana de galletas indica hornear a $392\ ^\circ\text{F}$. a) Pasa esa temperatura a grados Celsius. b) Exprésala después en kelvin.

Una receta americana de galletas indica hornear a $392\ ^\circ\text{F}$.

  1. a) Pasa esa temperatura a grados Celsius.
  2. b) Exprésala después en kelvin.
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La escala Fahrenheit fija $32\ ^\circ\text{F}$ en el punto de congelación del agua. a) Comprueba, con la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$, que $0\ ^\circ\text{C}$…

La escala Fahrenheit fija $32\ ^\circ\text{F}$ en el punto de congelación del agua.

  1. a) Comprueba, con la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$, que $0\ ^\circ\text{C}$ equivale efectivamente a $32\ ^\circ\text{F}$.
  2. b) Calcula a cuántos grados Fahrenheit hierve el agua, es decir, a cuánto equivalen $100\ ^\circ\text{C}$.
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¿Cuándo marcan lo mismo Celsius y Fahrenheit?

Un termómetro Celsius y uno Fahrenheit marcan números distintos casi siempre. Pero ¿habrá alguna temperatura en la que los dos marquen el mismo número? Para averiguarlo, usamos la misma letra $t$ para el valor en las dos escalas y resolvemos una ecuación con la incógnita a los dos lados.

Es la única temperatura en que coinciden: antes de ella, el número Fahrenheit es menor; después, es mayor.

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Existe una temperatura en la que un termómetro Celsius y uno Fahrenheit marcan el mismo número. La figura muestra las dos escalas una junto a la otra: a) Plantea la…

Existe una temperatura en la que un termómetro Celsius y uno Fahrenheit marcan el mismo número. La figura muestra las dos escalas una junto a la otra:

Comparación entre las escalas termométricas Celsius y Fahrenheit °C 100 80 60 40 20 0 −20 ? °F 212 150 100 50 32 0 ? t = ?
  1. a) Plantea la igualdad $t = 1,8 \cdot t + 32$ y resuélvela.
  2. b) ¿A qué temperatura ocurre esa coincidencia?
  3. c) Comprueba el resultado aplicando la fórmula de conversión al valor obtenido.
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El cero absoluto

Termómetro con escalas Kelvin y Celsius: 373 K es 100 °C, 273 K es 0 °C y el cero absoluto, 0 K o −273 °C, es el límite inferior. 373 K · 100 °C 273 K · 0 °C 0 K · −273 °C ebullición del agua congelación del agua cero absoluto: límite inferior en kelvin nunca hay valores negativos
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El cero de la escala Kelvin recibe el nombre de cero absoluto. ¿A cuántos grados Celsius corresponde? ¿Por qué crees que se llama así?

El cero de la escala Kelvin recibe el nombre de cero absoluto. ¿A cuántos grados Celsius corresponde? ¿Por qué crees que se llama así?

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En Yakutsk (Siberia) se han llegado a medir $-50\ ^\circ\text{C}$. Observa la escala del termómetro de la figura: a) Expresa esa temperatura en kelvin. b) ¿Podría…

En Yakutsk (Siberia) se han llegado a medir $-50\ ^\circ\text{C}$. Observa la escala del termómetro de la figura:

°C 100 50 0 −50 −100 −150 −200 −250 −50 °C Yakutsk 0 K = −273 °C cero absoluto −300 °C ?
  1. a) Expresa esa temperatura en kelvin.
  2. b) ¿Podría medirse algún día una temperatura de $-300\ ^\circ\text{C}$ en algún lugar del universo? Justifícalo usando el concepto de cero absoluto.
  3. c) ¿Puede haber temperaturas negativas en la escala Celsius? ¿Y en la escala Kelvin? Razona ambas respuestas.
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Comparar y ordenar temperaturas

Dos vasos de agua, uno a 300 K y otro a 30 °C, junto a un termómetro con escala en kelvin y en Celsius: 30 °C coincide con 303 K, por encima de 300 K. 300 K 30 °C K °C 303 300 30 27 30 °C = 303 K > 300 K
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¿Qué está más caliente: un vaso de agua a $300\ \text{K}$ o un vaso de agua a $30\ ^\circ\text{C}$? Pasa ambos valores a la misma escala antes de comparar.

¿Qué está más caliente: un vaso de agua a $300\ \text{K}$ o un vaso de agua a $30\ ^\circ\text{C}$? Pasa ambos valores a la misma escala antes de comparar.

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Ordena de menor a mayor las siguientes temperaturas, expresándolas antes todas en grados Celsius: a) $50\ ^\circ\text{F}$ b) $280\ \text{K}$ c) $0\ ^\circ\text{C}$

Ordena de menor a mayor las siguientes temperaturas, expresándolas antes todas en grados Celsius:

  1. a) $50\ ^\circ\text{F}$
  2. b) $280\ \text{K}$
  3. c) $0\ ^\circ\text{C}$
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Queremos saber a cuánto equivale un aumento de temperatura de $10\ ^\circ\text{C}$ en las otras escalas. a) Expresa $20\ ^\circ\text{C}$ y $30\ ^\circ\text{C}$ en kelvin…

Queremos saber a cuánto equivale un aumento de temperatura de $10\ ^\circ\text{C}$ en las otras escalas.

  1. a) Expresa $20\ ^\circ\text{C}$ y $30\ ^\circ\text{C}$ en kelvin y en grados Fahrenheit.
  2. b) Calcula la diferencia entre ambos valores en cada una de las tres escalas.
  3. c) Concluye qué dos escalas tienen grados del mismo tamaño y qué escala tiene los grados más pequeños.
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Resumen

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