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7° grado · Ciencias de la Naturaleza y de la Salud
Electricidad y escalas termométricas · Escalas termométricas

Escalas Celsius, Kelvin y Fahrenheit

Un día de verano en la Costanera de Asunción, el termómetro de una farmacia marca $35\,^\circ\text{C}$. En una receta de cocina importada, el horno debe estar a $392\,^\circ\text{F}$. ¿Son números tan distintos porque miden cosas distintas, o miden lo mismo con otra «regla»? Al final de la página vas a poder responder.

Temperatura y calor

Cuando Ramón le pone el termómetro a su hermana con fiebre, quiere saber qué tan caliente está su cuerpo. Eso es la temperatura.

El calor es otra cosa: es la energía que pasa de un cuerpo más caliente a otro más frío. Un tereré helado y una pileta pueden estar a la misma temperatura, pero la pileta tiene muchísima más energía total porque tiene mucha más agua.

Un cuerpo caliente cede calor a un cuerpo frío hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. Caliente Frío calor Mayor temperatura Menor temperatura

El calor fluye del cuerpo caliente al frío hasta que los dos quedan a la misma temperatura. Por eso el termómetro, después de unos minutos, marca lo mismo que tu cuerpo.

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Ramón usa un termómetro clínico para controlar la temperatura de su hermana, que tiene fiebre. Explicá para qué sirve un termómetro y qué diferencia hay entre…

Ramón usa un termómetro clínico para controlar la temperatura de su hermana, que tiene fiebre. Explicá para qué sirve un termómetro y qué diferencia hay entre «temperatura» y «calor». Mencioná además en qué unidad se expresa la temperatura en cada una de las tres escalas.

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Tres escalas, dos puntos fijos

Para graduar un termómetro se eligen dos puntos fijos que siempre se repiten: la temperatura a la que se funde el hielo y la temperatura a la que hierve el agua a nivel del mar. Cada escala les pone números distintos.

Celsius (°C) Kelvin (K) Fahrenheit (°F)
Fusión del hielo 0 273 32
Ebullición del agua 100 373 212
Divisiones entre ambos puntos 100 100 180
Tres termómetros con los puntos fijos del agua: 0 y 100 grados Celsius, 273 y 373 kelvin, 32 y 212 grados Fahrenheit. Celsius Kelvin Fahrenheit 0 °C 273 K 32 °F 100 °C 373 K 212 °F

Fijate que entre los dos puntos hay 100 divisiones en Celsius y en Kelvin, pero 180 en Fahrenheit. Por eso un grado Celsius y un kelvin son del mismo tamaño, y un grado Fahrenheit es más chico.

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Escribí los valores de la temperatura de fusión del hielo y de la temperatura de ebullición del agua (a nivel del mar) en cada una de las tres escalas: Celsius, Kelvin y…

Escribí los valores de la temperatura de fusión del hielo y de la temperatura de ebullición del agua (a nivel del mar) en cada una de las tres escalas: Celsius, Kelvin y Fahrenheit.

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De Celsius a Kelvin

Como los grados son del mismo tamaño y el hielo funde a $0\,^\circ\text{C}$ y a $273\ \text{K}$, solo hay que correr el cero:

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Un día de verano en Asunción, el termómetro de la Costanera marca $35\,^\circ\text{C}$. Convertí esa temperatura a la escala Kelvin usando la relación $T = t + 273$ y…

Un día de verano en Asunción, el termómetro de la Costanera marca $35\,^\circ\text{C}$. Convertí esa temperatura a la escala Kelvin usando la relación $T = t + 273$ y escribí el resultado con su unidad.

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Fahrenheit y las conversiones

Entre los puntos fijos, $100$ divisiones Celsius equivalen a $180$ divisiones Fahrenheit. La razón es $\frac{180}{100} = \frac{9}{5}$, y además el hielo está en $32\,^\circ\text{F}$. De ahí salen las fórmulas.

El porqué: primero se multiplican los grados por $\frac{9}{5}$ para ajustar el tamaño de la división, y después se suman $32$ para correr el cero.

Así se cierra el gancho: $35\,^\circ\text{C}$ y $392\,^\circ\text{F}$ no son números contradictorios; el primero es un día de verano y el segundo, un horno fuerte. Cada escala usa su propia «regla».

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En una mañana fría de invierno en Villarrica, el termómetro marca $5\,^\circ\text{C}$. Expresá esa temperatura en kelvin y en grados Fahrenheit, usando $T = t + 273$ y…

En una mañana fría de invierno en Villarrica, el termómetro marca $5\,^\circ\text{C}$. Expresá esa temperatura en kelvin y en grados Fahrenheit, usando $T = t + 273$ y $F = \dfrac{9}{5}\,t + 32$. Escribí los cálculos paso a paso.

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Sofía lee en un termómetro de una receta de cocina importada que el horno debe estar a $392\,^\circ\text{F}$, pero el horno de su casa marca en grados Celsius. Usando…

Sofía lee en un termómetro de una receta de cocina importada que el horno debe estar a $392\,^\circ\text{F}$, pero el horno de su casa marca en grados Celsius. Usando $t = \dfrac{5}{9}\,(F - 32)$, calculá a cuántos grados Celsius debe regular el horno y expresá también ese valor en kelvin.

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La tabla muestra la temperatura de tres días de la semana en Ciudad del Este, medida con termómetros que usan distintas escalas: | Día | Temperatura | |---|---| | Lunes…

La tabla muestra la temperatura de tres días de la semana en Ciudad del Este, medida con termómetros que usan distintas escalas:

Día Temperatura
Lunes $300\,\text{K}$
Martes $86\,^\circ\text{F}$
Miércoles $26\,^\circ\text{C}$

Convertí todos los valores a grados Celsius y ordená los días del más cálido al más fresco. Escribí los cálculos.

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Comparar temperaturas y el cero de cada escala

Para comparar temperaturas dadas en escalas distintas hay que pasarlas todas a la misma escala. Después se ordenan los números.

Ahora una trampa frecuente. Óscar dice: «$40\,^\circ\text{C}$ es el doble de $20\,^\circ\text{C}$». Probemos en otras escalas:

20 °C 40 °C
Celsius 20 40
Kelvin 293 313
Fahrenheit 68 104

En Celsius se duplicó el número, en Kelvin no ($313$ no es $586$) y en Fahrenheit tampoco ($104$ no es $136$). Entonces «el doble de temperatura» depende de la escala: el cero de Celsius y el de Fahrenheit son arbitrarios (se eligieron por comodidad, con el agua).

El cero de Kelvin ($0\ \text{K}$, unos $-273\,^\circ\text{C}$) es el cero absoluto: ahí las partículas tendrían la menor agitación posible y no puede haber temperaturas más bajas. Por eso su cero no es arbitrario y es la escala usada en ciencia.

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Óscar afirma: «Si hoy hace $20\,^\circ\text{C}$ y mañana hará $40\,^\circ\text{C}$, mañana hará el doble de temperatura». Analizá esa afirmación convirtiendo ambas…

Óscar afirma: «Si hoy hace $20\,^\circ\text{C}$ y mañana hará $40\,^\circ\text{C}$, mañana hará el doble de temperatura». Analizá esa afirmación convirtiendo ambas temperaturas a kelvin y a grados Fahrenheit. ¿Se cumple que la temperatura se duplica en cada escala? Argumentá por qué la comparación «el doble» depende de la escala elegida, y indicá cuál de las tres escalas tiene un cero que no es arbitrario y por qué.

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Araceli estudia dos termómetros: uno marca en grados Celsius y otro en grados Fahrenheit. Sumerge ambos en un recipiente con agua y observa que, tras unos minutos,…

Araceli estudia dos termómetros: uno marca en grados Celsius y otro en grados Fahrenheit. Sumerge ambos en un recipiente con agua y observa que, tras unos minutos, marcan el mismo número.

  1. a) Planteá una ecuación usando $F = \dfrac{9}{5}\,t + 32$ con $F = t$ y hallá ese valor.
  1. b) Expresá esa temperatura también en kelvin.
  1. c) Explicá si el agua del recipiente estaría líquida, sólida o gaseosa a esa temperatura, a nivel del mar, y justificá tu respuesta con los puntos fijos del agua.
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Resumen

  • La temperatura mide qué tan agitadas están las partículas y se mide con el termómetro; el calor es energía que pasa del cuerpo caliente al frío.

  • Puntos fijos del agua: fusión $0\,^\circ\text{C} = 273\ \text{K} = 32\,^\circ\text{F}$; ebullición $100\,^\circ\text{C} = 373\ \text{K} = 212\,^\circ\text{F}$.

  • Celsius ↔ Kelvin: $T = t + 273$ y $t = T - 273$ (el kelvin se escribe sin grado).

  • Celsius ↔ Fahrenheit: $F = \frac{9}{5}t + 32$ y $t = \frac{5}{9}(F - 32)$.

  • Para comparar, pasá todo a la misma escala; «el doble de temperatura» depende de la escala, y solo el cero de Kelvin (cero absoluto) no es arbitrario.

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