Unidades de temperatura y sus conversiones

Amplía tus conocimientos sobre temperatura, escalas de temperatura, unidades de temperatura y sus conversiones.

Explicación de la imagen

La infografía anterior ilustra una comparación rápida entre unidades de temperatura sobre algunos valores comunes.  Claro que la temperatura ambiente varía y la temperatura del cuerpo humano no siempre es de 37 ° C (98.6 ° F). Además, el punto de  ebullición del agua depende de la presión del aire y no siempre es exactamente de 100 ° C. Pero una verdadera sauna finlandesa siempre tiene al menos 100 ° C (212 ° F) cuando se calienta adecuadamente :-) 

En este publicación abordaremos la temperatura, las escalas de temperatura, las unidades de temperatura y sus conversiones. Echemos brevemente un vistazo a lo que es realmente la temperatura y luego veamos algunas de las unidades de temperatura más habituales, y por último las conversiones entre ellas.

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¿Qué es la temperatura?

La temperatura es una magnitud intensiva y describe el estado de energía de la materia. Todos los materiales tienen átomos y moléculas que están en constante movimiento, vibrando o rotando. Simplificando este difícil tema, cuanto más se mueven, mayor temperatura tendrá el material. La temperatura de un objeto se puede definir como la energía cinética media de sus átomos y moléculas, una definición de temperatura que podemos entender con relativa facilidad. El Kelvin es la unidad de magnitud física fundamental denominada temperatura termodinámica (T) y, desde 2019, el kelvin se define con la constante de Boltzmann.

Entonces, ¿qué es caliente y qué es frío?

Todo es bastante relativo, así que los términos «frío» y «caliente» no son muy precisos ni científicos. Por lo tanto, necesitamos una manera más específica de indicar la temperatura. En los últimos siglos se han desarrollado varias escalas y unidades de temperatura distintas. Y dado que se han empleado diferentes escalas en diversas partes del mundo, aún hay varias escalas diferentes en uso. Las especificaciones reales de algunas de las antiguas escalas de temperatura no eran muy exactas en un primer momento (por ejemplo, la temperatura del cuerpo humano), pero más tarde se crearon puntos de referencia y especificaciones concretas y con gran exactitud.

Para las temperaturas altas no hay ningún límite en realidad, y es posible llegar a una temperatura muy alta. Por ejemplo, la temperatura de la superficie del sol es de 5800 kelvins, mientras que la temperatura del interior del sol llega hasta los 13,6 millones de kelvins. Pero para el extremo inferior de la temperatura existe un límite muy específico, siendo el cero absoluto la temperatura más baja posible. El cero absoluto es un estado teórico que tal vez no se pueda alcanzar nunca. Teóricamente, todo el movimiento de los átomos se detendría casi por completo y retendría solo energía de punto cero del sistema mecánico cuántico. El cero absoluto en temperatura equivale a 0 kelvins, -273,15 ° Celsius (centrígrados) o -459,67 ° Fahrenheit. En el espacio exterior, la temperatura es bastante fría y la media del universo es menor a los 3 kelvins.

Pero echemos un vistazo a algunas de las escalas y unidades de temperatura más habituales.

Escalas de temperatura internacionales

La temperatura termodinámica es muy difícil de medir, y se han publicado varias escalas internacionales de temperatura para las mediciones prácticas:

• ITS-27: Escala Internacional de Temperatura de 1927
• IPTS-48: Escala Internacional Práctica de Temperatura de 1948
• IPTS-68: Escala Internacional Práctica de Temperatura de 1968
• ITS-90: Escala Internacional de Temperatura de 1990

También se han utilizado otras escalas más, por ejemplo PLTS-2000 para mediciones mejoradas de temperaturas muy bajas en el rango de 0,9 mK...1 K (Escala Provisional de Bajas Temperaturas del año 2000).

Por acuerdo internacional, la actual escala ITS-90 se basa en la temperatura termodinámica antes mencionada (T). La escala define los métodos para calibrar un tipo especificado de termómetros de manera que los resultados sean precisos y repetibles en todo el mundo. Además, se cree que los valores numéricos están lo más cerca posible de la temperatura termodinámica (T) real en el tiempo. Entre los métodos para llevar a la práctica la escala de temperatura ITS-90 se incluyen puntos fijos y funciones para interpolar las temperaturas entre
los valores fijos.

Los puntos fijos en la escala ITS-90 son estos:

Tabla 1: Los puntos fijos en la escala ITS-90

Unidades de temperatura

Kelvin (K)

El Kelvin es la unidad base de temperatura en el sistema SI (Sistema Internacional de Unidades). La abreviatura de la unidad Kelvin es la K (sin grados ni símbolo de grados). La unidad Kelvin fue presentada por primera vez por William Thomson (Lord Kelvin) en 1848.

La escala Kelvin se desarrolló inicialmente cambiando el punto de partida de la escala Celsius al cero absoluto. Con la redefinición del sistema SI en 2019, la escala Kelvin se ha definido fijando el valor numérico de la constante de Boltzmann en 1.380649×10−23 J⋅K−1.

El kelvin se usa a menudo en ciencia y en tecnología. Pero en realidad no se utiliza tanto en la vida cotidiana. El símbolo de la temperatura kelvin en el ámbito de la ITS-90 es T90 con la letra T en mayúscula.

Celsius (°C)

El grado Celsius es en la actualidad una unidad de temperatura derivada del sistema SI, siendo el kelvin la unidad base. La abreviatura de Celsius es °C (grado Celsius) y la magnitud de un grado Celsius es la misma que un kelvin. La unidad y la escala Celsius fueron presentadas por primera vez por el científico sueco Andreas Celsius en 1742. Los dos puntos de referencia principales de la escala Celsius fueron el punto de congelación del agua (o el punto de fusión del hielo), que se define como 0 °C, y el punto de ebullición del agua, que son los 100 °C.

El punto de fusión del hielo es una especificación relativamente exacta (si asumimos que contamos con hielo purificado y que es agitado correctamente), pero la temperatura de ebullición del agua no es tan exacta en la práctica, porque depende mucho de la presión atmosférica. Como el Celsius es una unidad SI derivada del kelvin, también está vinculada a la ITS-90 y su símbolo es t90 con la letra t en minúscula. En el ámbito de ITS-90, el punto de fusión del hielo se sitúa ligeramente por debajo de 0 °C, y el punto de ebullición del agua a una presión atmosférica normal es de aproximadamente 99,974 °C.

El tamaño de un grado Celsius es igual al tamaño de un grado Kelvin y 0 K es igual a -273,15 °C.

La unidad Celsius es más adecuada para el uso cotidiano que el kelvin y es muy popular en todo el mundo, si bien no se utiliza tanto en Estados Unidos. En ocasiones, al grado Celsius se le denomina grado centígrado.

Fahrenheit (°F)

La abreviatura de la unidad Fahrenheit es °F. La escala Fahrenheit fue introducida por primera vez por un holandés
llamado Gabriel Fahrenheit en 1724. Los dos puntos de referencia principales de la escala son el punto de solidificación del agua (congelación), que se define en 32°F, y la temperatura del cuerpo humano, que es 96 °F.
En la práctica es fácil ver que la temperatura del cuerpo humano no es una definición muy exacta. Hoy en día, la escala Fahrenheit se ha redefinido de tal manera que el punto de fusión del hielo es exactamente 32 °F y el punto de ebullición del agua es exactamente 212 °F. La temperatura del cuerpo humano ronda los 98 °F en la escala revisada. En muchas zonas, los grados Fahrenheit se han sustituido por los Celsius como unidad de temperatura, pero los Fahrenheit aún se utilizan en Estados Unidos, el Caribe y, ambas unidades en Australia y en el Reino Unido.

Rankine (°R, °Ra)

La escala Rankine se abrevia como °R o °Ra. La escala Rankine fue presentada por un escocés llamado William en 1859, es decir, unos años después que la escala Kelvin. El punto de referencia de la escala Rankine es el punto de cero absoluto, que son 0 °R, como en la escala Kelvin. La magnitud del grado Rankine es la misma que la de un grado Fahrenheit, pero el punto cero es muy diferente. El punto de solidificación del agua (congelación) se sitúa en 491,67 °Rankine. La escala Rankine no se utiliza mucho. Se empleaba en algunos campos de la tecnología en Estados Unidos, pero el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU) ya no recomienda su uso.

Réaumur (°Ré, °Re)

La escala Réaumur fue introducida por Réne de Réaumur en 1730. Sus puntos de referencia son el punto de solidificación del agua (congelación), que es 0 °Re, y el punto de ebullición del agua, que es 80 °Re. La escala Réaumur se utilizaba en algunas partes de Europa y Rusia, pero ha desaparecido en gran medida durante el
último siglo.

Conversiones entre unidades de temperatura

La tabla 2 que se muestra en esta publicación proporciona fórmulas de cálculo para convertir las lecturas de temperaturas de una unidad a otra.

Convertidor de unidades de temperatura

Soy consciente de que quizás la tabla de conversiones presentada no sea la más fácil de usar.

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Original post: Temperature units and temperature unit conversion

Published on: February 21, 2017