Escalas de temperatura
En Paraguay el pronóstico del tiempo da la temperatura en grados Celsius. 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
Metés 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?
Calor y temperatura
La temperatura indica qué tan caliente o fría está una cosa: depende de qué tan rápido se mueven, en promedio, sus partículas. El calor es la energía que pasa de un cuerpo más caliente a otro más frío cuando están en contacto. Un balde de agua tibia y una guampa de tereré pueden tener la misma temperatura, pero el balde tiene mucha más energía térmica porque tiene más agua.
El termómetro
El termómetro es el instrumento que mide la temperatura. Los más comunes son el de líquido (mercurio o alcohol coloreado) y el digital. En el de líquido, al calentarse el líquido se dilata y sube por un tubo fino con una escala graduada; al enfriarse, baja. En el digital, un sensor eléctrico cambia su señal con la temperatura y la pantalla muestra el valor.
En Paraguay 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…
En Paraguay 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? Nombrá las tres escalas que conocés y escribí 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 Paraguay? Poné 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 Paraguay? Poné un ejemplo de cada una.
De Celsius a Kelvin
Un día de primavera en Asunción el termómetro marca $25\ ^\circ\text{C}$. Expresá esa temperatura en kelvin, recordando que $T_K = t_C + 273$.
Un día de primavera en Asunción el termómetro marca $25\ ^\circ\text{C}$. Expresá 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? Expresá ambos valores también en kelvin.
¿A qué temperatura, en grados Celsius, se congela el agua? ¿Y a qué temperatura hierve a nivel del mar? Expresá ambos valores también en kelvin.
En una ola de calor en Asunción se alcanzan $44\ ^\circ\text{C}$. a) Expresá esa temperatura en kelvin. b) ¿Cuántos kelvin de diferencia hay con la temperatura corporal…
En una ola de calor en Asunción se alcanzan $44\ ^\circ\text{C}$.
- a) Expresá esa temperatura en kelvin.
- b) ¿Cuántos kelvin de diferencia hay con la temperatura corporal normal, de $37\ ^\circ\text{C}$?
Grados Fahrenheit
La escala Fahrenheit no se usa en la vida diaria en Paraguay, pero la vas a ver en electrodomésticos importados, recetas y termómetros de Estados Unidos.
Una receta de galletas de Estados Unidos dice: «precalentá el horno a $350\ ^\circ\text{F}$». Si ponés tu horno de barro o tu horno a gas en $350\ ^\circ\text{C}$, las quemás. ¿A cuántos grados Celsius equivale esa temperatura?
Volvé al principio: para la receta (como la de una chipa o unas galletitas), $350\ ^\circ\text{F}$ dan $(350-32)/1{,}8 \approx 177\ ^\circ\text{C}$. Nada que ver con $350\ ^\circ\text{C}$.
La temperatura del aula es de $20\ ^\circ\text{C}$. Calculá cuánto es en grados Fahrenheit usando la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.
La temperatura del aula es de $20\ ^\circ\text{C}$. Calculá cuánto es en grados Fahrenheit usando la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.
Un termómetro de cocina comprado en Estados Unidos marca $122\ ^\circ\text{F}$. Calculá la temperatura en grados Celsius despejando de la expresión…
Un termómetro de cocina comprado en Estados Unidos marca $122\ ^\circ\text{F}$. Calculá la temperatura en grados Celsius despejando de la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.
Una receta americana de galletitas indica hornear a $392\ ^\circ\text{F}$. a) Pasá esa temperatura a grados Celsius. b) Expresala después en kelvin.
Una receta americana de galletitas indica hornear a $392\ ^\circ\text{F}$.
- a) Pasá esa temperatura a grados Celsius.
- b) Expresala después en kelvin.
La escala Fahrenheit fija $32\ ^\circ\text{F}$ en el punto de congelación del agua. a) Comprobá, 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.
- a) Comprobá, con la expresión $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$, que $0\ ^\circ\text{C}$ equivale efectivamente a $32\ ^\circ\text{F}$.
- b) Calculá a cuántos grados Fahrenheit hierve el agua, es decir, a cuánto equivalen $100\ ^\circ\text{C}$.
Las escalas se definieron con dos puntos fijos del agua: la congelación y la ebullición (a nivel del mar). Entre ellos hay $100$ grados Celsius, $100$ kelvin y $180$ grados Fahrenheit (de $32$ a $212$). Como $180$ grados caben en el mismo intervalo que $100$, cada grado Fahrenheit es más pequeño: $1\ ^\circ\text{F} = \dfrac{100}{180}\ ^\circ\text{C} \approx 0{,}56\ ^\circ\text{C}$.
¿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.
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) Planteá 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:
- a) Planteá la igualdad $t = 1,8 \cdot t + 32$ y resolvela.
- b) ¿A qué temperatura ocurre esa coincidencia?
- c) Comprobá el resultado aplicando la fórmula de conversión al valor obtenido.
El cero absoluto
El cero de la escala Kelvin recibe el nombre de cero absoluto. ¿A cuántos grados Celsius corresponde? ¿Por qué creés que se llama así?
El cero de la escala Kelvin recibe el nombre de cero absoluto. ¿A cuántos grados Celsius corresponde? ¿Por qué creés que se llama así?
En Yakutsk (Siberia) se han llegado a medir $-50\ ^\circ\text{C}$. Fijate en la escala del termómetro de la figura: a) Expresá esa temperatura en kelvin. b) ¿Podría…
En Yakutsk (Siberia) se han llegado a medir $-50\ ^\circ\text{C}$. Fijate en la escala del termómetro de la figura:
- a) Expresá esa temperatura en kelvin.
- b) ¿Podría medirse algún día una temperatura de $-300\ ^\circ\text{C}$ en algún lugar del universo? Justificalo usando el concepto de cero absoluto.
- c) ¿Puede haber temperaturas negativas en la escala Celsius? ¿Y en la escala Kelvin? Razoná ambas respuestas.
Comparar y ordenar temperaturas
¿Qué está más caliente: un vaso de agua a $300\ \text{K}$ o un vaso de agua a $30\ ^\circ\text{C}$? Pasá 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 $30\ ^\circ\text{C}$? Pasá ambos valores a la misma escala antes de comparar.
Ordená de menor a mayor las siguientes temperaturas, expresándolas antes todas en grados Celsius: a) $50\ ^\circ\text{F}$ b) $280\ \text{K}$ c) $0\ ^\circ\text{C}$
Ordená de menor a mayor las siguientes temperaturas, expresándolas antes todas en grados Celsius:
- a) $50\ ^\circ\text{F}$
- b) $280\ \text{K}$
- c) $0\ ^\circ\text{C}$
Queremos saber a cuánto equivale un aumento de temperatura de $10\ ^\circ\text{C}$ en las otras escalas. a) Expresá $20\ ^\circ\text{C}$ 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.
- a) Expresá $20\ ^\circ\text{C}$ y $30\ ^\circ\text{C}$ en kelvin y en grados Fahrenheit.
- b) Calculá la diferencia entre ambos valores en cada una de las tres escalas.
- c) Concluí qué dos escalas tienen grados del mismo tamaño y qué escala tiene los grados más pequeños.