Escalas de temperatura
En Colombia el pronóstico del IDEAM da la temperatura en grados Celsius (grados centígrados, dicen muchos): en Bogotá marca 14 °C y en Cartagena 32 °C. Si tu primo de Houston 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?
En Colombia el pronóstico del clima da la temperatura en grados Celsius, pero una amiga de Estados Unidos te la da en grados Fahrenheit. ¿Qué es una escala de…
En Colombia el pronóstico del clima 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.
¿Cuál es la unidad de temperatura del Sistema Internacional, la que se usa en ciencia? ¿Y cuál utilizamos en la vida diaria en Colombia? 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 Colombia? Pon un ejemplo de cada una.
De Celsius a Kelvin
Un día en Medellín el termómetro marca $25\ ^\circ\text{C}$. Expresa esa temperatura en kelvin, recordando que $T_K = t_C + 273$.
Un día en Medellín el termómetro marca $25\ ^\circ\text{C}$. Expresa esa temperatura en kelvin, recordando que $T_K = t_C + 273$.
¿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.
El congelador de la casa de Nora está a unos $255\ \text{K}$. ¿A cuántos grados Celsius corresponde esa temperatura?
El congelador de la casa de Nora está a unos $255\ \text{K}$. ¿A cuántos grados Celsius corresponde esa temperatura?
La temperatura corporal normal de una persona sana es de unos $37\ ^\circ\text{C}$. Exprésala en kelvin.
La temperatura corporal normal de una persona sana es de unos $37\ ^\circ\text{C}$. Exprésala en kelvin.
En una ola de calor en Valledupar se alcanzan $44\ ^\circ\text{C}$. a) Expresa esa temperatura en kelvin. b) ¿Cuántos kelvin de diferencia hay con la temperatura…
En una ola de calor en Valledupar se alcanzan $44\ ^\circ\text{C}$.
- a) Expresa esa temperatura en kelvin.
- b) ¿Cuántos kelvin de diferencia hay con la temperatura corporal normal, de $37\ ^\circ\text{C}$?
Grados Fahrenheit
Nota de ampliación: la escala Fahrenheit no se usa en Colombia, pero la verás en electrodomésticos importados, recetas y termómetros de Estados Unidos. Se pasa de Celsius a Fahrenheit con $T_F = 1{,}8 \cdot t_C + 32$: el grado Fahrenheit es más pequeño que el Celsius (entre la congelación y la ebullición del agua hay $180\ ^\circ\text{F}$ frente a $100\ ^\circ\text{C}$) y el agua se congela a $32\ ^\circ\text{F}$. Por ejemplo, $20\ ^\circ\text{C}$ son $68\ ^\circ\text{F}$, y las dos escalas solo coinciden en $-40$.
Vuelve al principio: una receta de Estados Unidos que pide el horno a $350\ ^\circ\text{F}$ equivale a $(350-32)/1{,}8 \approx 177\ ^\circ\text{C}$. Nada que ver con $350\ ^\circ\text{C}$.
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Vuelve al principio: para la receta, $350\ ^\circ\text{F}$ dan $(350-32)/1{,}8 \approx 177\ ^\circ\text{C}$. Nada que ver con $350\ ^\circ\text{C}$.
¿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.
El cero absoluto
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?
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:
- a) Expresa esa temperatura en kelvin.
- b) ¿Podría medirse algún día una temperatura de $-300\ ^\circ\text{C}$ en algún lugar del universo? Justifícalo usando el concepto de cero absoluto.
- c) ¿Puede haber temperaturas negativas en la escala Celsius? ¿Y en la escala Kelvin? Razona ambas respuestas.
Comparar y ordenar temperaturas
¿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.
Santiago comenta: «ayer estábamos a $15\ ^\circ\text{C}$ y hoy a $30\ ^\circ\text{C}$, así que hoy hace el doble de calor». a) Expresa ambas temperaturas en kelvin. b)…
Santiago comenta: «ayer estábamos a $15\ ^\circ\text{C}$ y hoy a $30\ ^\circ\text{C}$, así que hoy hace el doble de calor».
- a) Expresa ambas temperaturas en kelvin.
- b) Calcula cuánto ha aumentado la temperatura en kelvin y valora si es razonable decir «el doble».
- c) Explica por qué comparar así las temperaturas solo tendría sentido, como mucho, en una escala cuyo cero sea el cero absoluto.
En la superficie de la Luna la temperatura llega a $127\ ^\circ\text{C}$ durante el día y baja hasta $-173\ ^\circ\text{C}$ por la noche. a) Expresa ambas temperaturas…
En la superficie de la Luna la temperatura llega a $127\ ^\circ\text{C}$ durante el día y baja hasta $-173\ ^\circ\text{C}$ por la noche.
- a) Expresa ambas temperaturas en kelvin.
- b) Calcula la variación de temperatura entre el día y la noche, en kelvin y en grados Celsius.
- c) Explica por qué esa variación coincide en las dos escalas.