escalas de temperaturas

Grado Fahrenheit

Termómetro con escala principal de grados Fahrenheit y escala secundaria en grados Celsius.

El grado Fahrenheit (representado como °F) es una escala de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1714. La escala establece como las temperaturas de congelación y evaporación del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. El método de definición es similar al utilizado para el grado Celsius (°C).

"Colocando el termómetro en una mezcla de sal de amonio o agua salada, hielo y agua, encontré un punto sobre la escala al cual llamé cero. Un segundo punto lo obtuve de la misma manera, si la mezcla se usa sin sal. Entonces denoté este punto como 30. Un tercer punto, designado como 96, fue obtenido colocando el termómetro en la boca para adquirir el calor del cuerpo humano."¹

Historia

Existen algunas versiones de la historia de cómo Fahrenheit llegó a tener esa escala de temperatura. De acuerdo con el propio Fahrenheit, en el artículo que escribió en 1724,² determinó tres puntos de temperatura. El punto cero está determinado al poner el termómetro en una mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio. Éste es un tipo de mezcla frigorífica, que se estabiliza a una temperatura de 0 °F. Se pone luego el termómetro de alcohol o mercurio en la mezcla y se deja que el líquido en el termómetro obtenga su punto más bajo. El segundo punto es a 32 °F con la mezcla de agua y hielo, esta vez sin sal. El tercer punto, los 96 °F, es el nivel del líquido en el termómetro cuando se lo pone en la boca o bajo el brazo (en la axila). Fahrenheit notó que al utilizar esta escala el mercurio podía hervir cerca de los 600 grados.
Otra teoría indica que Fahrenheit estableció el 0 °F y los 100 °F en la escala al grabar las más bajas temperaturas que él pudo medir y su propia temperatura corporal, al encontrarse en un ligero estado de fiebre. Él tomó la más baja temperatura que se midió en el duro invierno de 1708 a 1709 en su ciudad Danzig (ahora llamada Gdańsk en Polonia), cerca de –17,8 °C, como punto cero.
Una variante de esta versión es que la mezcla de hielo, sal y agua registrada en la escala Fahrenheit, lo obtuvo en su laboratorio y la más alta la tomó de la temperatura de su cuerpo a 96 °F.³
Fahrenheit quería abolir las temperaturas negativas que tenía la escala Rømer. Fijó la temperatura de su propio cuerpo a 96 °F (a pesar que la escala tuvo que ser recalibrada a la temperatura normal del cuerpo, que es cercana a los 96,8 °F, equivalente a 36 °C), dividió la escala en doce secciones y subsecuentemente cada una de esas secciones en 8 subdivisiones iguales lo que produjo una escala de 96 grados. Fahrenheit notó que en esta escala el punto de congelación del agua estaba a los 32 °F y el de punto de ebullición a los 212 °F.

Conversión a otras unidades

Las diferentes conversiones posibles, entre ellas hacia grado Celsius y Kelvin son:

Fórmulas de conversión de temperaturas Fahrenheit

De	a	Fórmula
Fahrenheit	Celsius
Celsius	Fahrenheit
Fahrenheit	Kelvin
Kelvin	Fahrenheit
Fahrenheit	Rankine
Rankine	Fahrenheit
Fahrenheit	Réaumur
Réaumur	Fahrenheit

Fórmulas de conversión de incrementos de grados Fahrenheit

De	a	Fórmula
Fahrenheit	Celsius
Celsius	Fahrenheit
Fahrenheit	Kelvin
Kelvin	Fahrenheit
Fahrenheit	Rankine
Rankine	Fahrenheit
Fahrenheit	Réaumur
Réaumur	Fahrenheit

Nótese la diferencia entre conversión de temperaturas (la temperatura de un cuerpo es 27 grados) y la conversión de incrementos de grados (la temperatura de un cuerpo ha aumentado en 27 grados).

Uso

Esta escala se utilizaba en la mayoría de los países anglosajones para todo tipo de uso. Desde los años sesenta varios gobiernos han llevado a cabo políticas tendentes a la adopción del sistema internacional de unidades y su uso fue desplazado. Sin embargo, en los Estados Unidos sigue siendo utilizada por la población para usos no científicos y en determinadas industrias muy rígidas, como la del petróleo.
Para uso científico se usaba también una escala absoluta, la escala de Rankine, que fijaba el 0 al cero absoluto de forma análoga a lo que ocurre en la escala kelvin.
El grado Celsius, (símbolo ℃, °C en texto plano), es la unidad creada por Anders Celsius en 1742 para su escala de temperatura.
El grado Celsius pertenece al Sistema Internacional de Unidades, con carácter de unidad accesoria, a diferencia del kelvin que es la unidad básica de temperatura en dicho sistema.
Celsius definió su escala en 1742 considerando las temperaturas de congelación y ebullición del agua, asignándoles originalmente los valores 100 °C y 0 °C respectivamente (de manera que más caliente resultaba en una menor temperatura); fue Linneo quien invirtió ambos puntos un par de años más tarde.¹ El método propuesto, al igual que el utilizado en 1724 para el grado Fahrenheit y el Grado Rømer de 1701, tenía la ventaja de basarse en las propiedades físicas de los materiales. William Thomson (luego Lord Kelvin) definió en 1848 su escala absoluta de temperatura en términos del grado Celsius. En la actualidad el grado Celsius se define a partir del kelvin del siguiente modo:

Los intervalos de temperatura expresados en °C y en kelvins tienen el mismo valor.
La escala de Celsius es muy utilizada para expresar las temperaturas de uso cotidiano, desde la temperatura del aire a la de un sin fín de dispositivos domésticos (hornos, freidoras, agua caliente, refrigeración, etc.). También se la utiliza en trabajos científicos y tecnológicos, aunque en muchos casos resulta obligada la utilización de la escala de Kelvin.

 Conversión de unidad

Las temperaturas de fusión y ebullición del agua destilada a una atmósfera de presión, en las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin, son las siguientes:

Temperaturas de fusión y ebullición del agua a 1 atm de presión atmosférica

escala	fusión	ebullición
Kelvin	273,15 K	373,15 K
Celsius	0 °C	100 °C
Fahrenheit	32 °F	212 °F

El punto triple del agua es a 273,16 K, es decir, 0,01 °C.
La magnitud de un grado Celsius es equivalente a la magnitud de un Kelvin; en otras palabras, una diferencia de temperaturas tiene el mismo valor numérico expresada en grados Celsius que en Kelvin:

La conversión de grados Celsius a grados Fahrenheit se obtiene multiplicando la temperatura en Celsius por 1,8 y sumando 32, esto da el resultado:

Para convertir Fahrenheit a Celsius:

La escala Celsius es una escala de temperatura que asigna el valor cero (0 °C) al agua en proceso de fusión, y el valor cien (100 °C) al agua en proceso de ebullición.

Símbolo y nombre

El símbolo del grado Celsius es un circulito volado (y no la letra o) seguido de la letra C, que forman un bloque indivisible. La Real Academia Española admite escribir solo el circulito volado, sin la C, pero esta notación no es conforme con las normas internacionales, en las que el círculo está reservado al grado de ángulo plano. El nombre es grado Celsius, y aunque la CGPM rechazó en 1948 el de grado centígrado , este último sigue siendo de uso corriente. No debe confundirse centígrado, es decir, basado en una escala que da 100 grados entre la temperatura de fusión y la de ebullición del agua, con centigrado, que es un centésimo de grado. Además el grado centígrado corresponde a la escala centesimal, cuyos 100 grados corresponden a un ángulo recto.
Como la mayoría de los símbolos de unidades, debe haber un espacio entre el valor y °C. Así tenemos: 25 °C es correcto; 25 ° C es incorrecto; y 25° C es también incorrecto.
En Unicode existe el carácter ℃ (U+2103) que representa el grado Celsius.

Rankine

Se denomina Rankine (símbolo R) a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e ingeniero escocés William Rankine en 1859.
El grado Rankine tiene su punto de cero absoluto a −459,67 °F, y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.

Cero Rankine (0 R) equivalen a −273,15 °C ó 0 K. Para convertir de grados Rankine a Kelvin se multiplica por un factor de 9/5:

Usado comúnmente en EE.UU. como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad científica las medidas son efectuadas en Sistema Internacional de Unidades, por tanto la temperatura es medida en kelvin (K).

Kelvin

Para otros usos de este término, véase Kelvin (desambiguación).

kelvin
Estándar:	Unidades básicas del Sistema Internacional
Magnitud:	Temperatura
Símbolo:	K
Nombrada por:	William Thomson (Lord Kelvin)

El kelvin (antes llamado grado Kelvin),¹ simbolizado como K, es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson, Lord Kelvin, en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. Lord Kelvin, a sus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica, y la unidad fue nombrada en su honor.
Es una de las unidades del Sistema Internacional de Unidades y corresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del punto triple del agua.² Se representa con la letra K, y nunca "°K". Actualmente, su nombre no es el de "grados kelvin", sino simplemente "kelvin".²
Coincidiendo el incremento en un grado Celsius con el de un kelvin, su importancia radica en el 0 de la escala: la temperatura de 0 K es denominada 'cero absoluto' y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible. Ningún sistema macroscópico puede tener una temperatura inferior. A la temperatura medida en kelvin se le llama "temperatura absoluta", y es la escala de temperaturas que se usa en ciencia, especialmente en trabajos de física o química.
También en iluminación de vídeo y cine se utilizan los kelvin como referencia de la temperatura de color. Cuando un cuerpo negro es calentado emitirá un tipo de luz según la temperatura a la que se encuentra. Por ejemplo, 1.600 K es la temperatura correspondiente a la salida o puesta del sol. La temperatura del color de una lámpara de filamento de tungsteno corriente es de 2.800 K. La temperatura de la luz utilizada en fotografía y artes gráficas es 5.000 K y la del sol al mediodía con cielo despejado es de 5.200 K. La luz de los días nublados es más azul, y es de más de 6.000 K.

Factores de conversión

La escala Celsius se define en la actualidad en función de la escala Kelvin o escala absoluta:

T [K] = t_C [°C] + 273,15

No obstante, una diferencia de temperatura tiene el mismo valor en ambas escalas.

T₁ [K] - T₂ [K] = t_C1 [°C] - t_C2 [°C]

ΔT [K] = Δt_C [°C]

Ejemplos de temperaturas notables

• Cero absoluto: 0 K = −273,15 °C
• Punto de fusión del agua a una atmósfera de presión (760 mmHg): 273,15 K = 0 °C
• Punto triple del agua (4,58 mmHg): 273,16 K = 0.0098 °C

Múltiplos del SI

A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades.

Múltiplos del Sistema Internacional para kelvin (K)

Submúltiplos				Múltiplos
Valor	Símbolo	Nombre		Valor	Símbolo	Nombre
10−1 K	dK	decikelvin		101 K	daK	decakelvin
10−2 K	cK	centikelvin		102 K	hK	hectokelvin
10−3 K	mK	millikelvin		103 K	kK	kilokelvin
10−6 K	µK	microkelvin		106 K	MK	megakelvin
10−9 K	nK	nanokelvin		109 K	GK	gigakelvin
10−12 K	pK	picokelvin		1012 K	TK	terakelvin
10−15 K	fK	femtokelvin		1015 K	PK	petakelvin
10−18 K	aK	attokelvin		1018 K	EK	exakelvin
10−21 K	zK	zeptokelvin		1021 K	ZK	zettakelvin
10−24 K	yK	yoctokelvin		1024 K	YK	yottakelvin
Prefijos comunes de unidades están en negrita.

Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Lord Kelvin. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (K), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (kelvin), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.

Basado en The International System of Units, sección 5.2.