Temperatura: definición, medición y escalas


Termómetro para medir la temperatura
Termómetro de gas para medir la temperatura


Definición de temperatura

El concepto de temperatura surgió para dar idea de cuán caliente o frío está un cuerpo o entorno con mayor precisión, utilizando una escala numérica. La temperatura de un punto determinado de la Tierra depende del calor almacenado que, al mismo tiempo, depende de las salidas y entradas de calor por radiación solar y terrestre, respectivamente. El calor es energía. Cuando dos cuerpos están en contacto, el calor fluye desde el cuerpo de mayor temperatura o mayor energía al de menor temperatura o de menor energía. Entonces, el cuerpo más frío se calienta y el más caliente se enfría hasta que alcanzan el equilibrio térmico.

La materia está compuesta por átomos y moléculas que están continuamente en movimiento, es decir, tienen energía de movimiento, que se conoce como energía cinética. Los repetidos choques entre los átomos y moléculas transforman una parte de esa energía cinética en calor, cambiando así la temperatura del cuerpo.

Por lo tanto, la temperatura, más específicamente, es una magnitud física que expresa la velocidad con la que se mueven los átomos y las moléculas que componen la materia. Si es elevada indica una mayor energía cinética promedio de las moléculas, debido a que existen más choques entre ellas.

La temperatura atmosférica es el nivel de calor que posee el aire en un lugar y momento determinados y es uno de los elementos del clima. Cuando decimos que tenemos frío o calor, estamos sintiendo el efecto de la temperatura que tiene la atmósfera.

Por esa razón es una de las magnitudes que más se utilizan para describir el estado de la atmósfera. Es por esto que cuando se da información meteorológica se le da gran importancia a este elemento del clima. La temperatura del aire cambia entre el día y la noche, entre estaciones y entre ubicaciones geográficas.

En meteorología, las que se miden más frecuentemente son: temperatura del aire o ambiente en el instante de la medición, temperatura de punto de rocío o a la cual se alcanza el punto de saturación del aire, temperatura máxima registrada durante el día y la mínima registrada durante el día.

Medición de la temperatura

El instrumento que se usa más comúnmente para medir la temperatura es el termómetro de mercurio que, básicamente, consiste en un una pequeña cantidad de mercurio almacenado en un recipiente con una escala graduada. La materia, por lo general, aumenta su volumen o se dilata al calentarse y este fenómeno ocurre con el mercurio. Entonces, la escala se usa para medir las variaciones de temperatura usando las variaciones en volumen del mercurio.

El primer termómetro inventado fue en 1714 por Daniel Gabriel Fahrenheit aunque Galileo Galilei en el siglo XVII inventó un termoscopio de aire y los científicos florentinos crearon termómetros de líquido, ambos muy imprecisos.

Actualmente, no sólo se utiliza el termómetro de mercurio a modo de medición. Existen varios tipos de termómetros, y su estructura y funcionamiento varía según el uso a que se destinan. Existe también el termómetro de gas, los de cristales líquidos, los bimetálicos, los termopares, entre otros.


Escalas de medición

Existen varias escalas de medición y en todas se eligieron como valores de referencia los puntos de fusión del hielo puro y de ebullición del agua pura, a nivel del mar.

Escala centígrada o Celsius

Es la escala más utilizada en el mundo. El valor cero (0 °C) se le atribuye a la temperatura a la que se funde el hielo cuando la presión es una atmósfera (a nivel del mar). El valor 100°C corresponde a la temperatura a la que el agua hierve. Esta escala se divide en cien partes iguales, cada una de esas cien partes representa el aumento en un grado de temperatura.

Escala Fahrenheit

La temperatura de fusión del hielo es 32°F y el agua ebulle a los 212°F. Esta escala se divide en 180 partes iguales que corresponden cada una a un grado Fahrenheit.

La relación entre la escala Celsius y la Fahrenheit viene dada por la siguiente expresión: t(ºF) = 1,8 • t(ºC) + 32, en la que t(ºF) representa el valor de la temperatura en la escala Fahrenheit y t(ºC) corresponde a la temperatura en la escala Celsius o Centígrada.

Escala Réamur

El cero de esta escala coincide con el cero de la escala en grados centígrados pero la temperatura de ebullición es 80° grados. La escala se subdivide en 80 partes iguales. Esta escala se usa más comúnmente en Francia y algunos otros países.

Escala absoluta

Se ha demostrado que existe un límite mínimo de temperatura, por debajo de la cual no se puede bajar y ese límite se ha definido como 273,16°C, y es denominado el cero absoluto. El punto de fusión del hielo en esta escala es 273,16ºK (Kelvin) y el punto de ebullición del agua es 373ºK. Al dividir el intervalo que hay entre ambos valores en 100, se obtiene el kelvin, que corresponde a la unidad de medida de la temperatura en el Sistema Internacional. Se usa principalmente para experimentación y aplicaciones físicas.

La conversión de grados Celsius a grados Kelvin se realiza con el uso de la relación T=tc+273,16. En la que T es la temperatura absoluta (o kelvin) y tc es la temperatura en grados centígrados o Celsius.

Autores consultados

Aguilar, R. A. (2004)
Dulhoste, J-F. (s/f)
Espasa. (2005)
Fuentes, Y., J. L. (2000)
Inzunza B., J. (2010)
Peña, M. (2007)
Pérez P., J. y Gardey, A. (2016)
Rodríguez J., M. R.; Benito C., A. y Portela L., A. (2004)
Sarochar, H. E. (2015)
Strahler, A. H. y Strahler, A. N. (1989)
Trezza, R.(s/f)

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