Qué es la temperatura, escalas, cómo se mide y tipos

La temperatura es una magnitud física que indica el nivel de calor o energía térmica de un cuerpo o sistema. Refleja el grado de agitación de las partículas en una sustancia: cuanto más se mueven las partículas, mayor es la temperatura.

La temperatura es un indicador que utilizamos diariamente, en diversos ámbitos:

• Procesos industriales: la temperatura controla y afecta muchos procesos industriales y químicos.
• Meteorología: es fundamental para entender y predecir el clima y los fenómenos meteorológicos. Te puede interesar este artículo sobre la Meteorología: qué es y sus ramas.
• Ciencia y tecnología: la temperatura es un factor crítico en la investigación científica y en el desarrollo de tecnologías.

Las escalas de temperatura son sistemas para medir y expresar la temperatura. Las más comunes son Celsius, Fahrenheit y Kelvin, cada una con sus propias referencias y usos específicos.

• Escala Celsius (°C): es la escala más comúnmente usada en casi todo el mundo, especialmente en contextos científicos y cotidianos. A modo de referencia, el punto de congelación del agua bajo la escala Celsius es 0 °C y el punto de ebullición del agua es 100 °C.
• Escala Fahrenheit (°F): esta escala es principalmente utilizada en los Estados Unidos y algunos países del Caribe. A modo de referencia, el punto de congelación del agua bajo la escala Fahrenheit es 32 °F y el punto de ebullición del agua es 212 °F.
• Escala Kelvin (K): esta escala es mayormente predominante en el campo científico, ya que es una escala absoluta basada en el cero absoluto. El cero absoluto (0 K), es el punto teórico donde las partículas tienen la mínima energía térmica posible. A modo de referencia, el punto de congelación del agua bajo la escala Kelvin es 273,15 K y el punto de ebullición del agua es 373,15 K.

La temperatura se mide utilizando varios tipos de instrumentos, cada uno adecuado para diferentes contextos y precisiones. Aquí hay una descripción breve de los instrumentos más comunes:

• Termómetro de mercurio: contiene mercurio en un tubo de vidrio. La expansión del mercurio debido al calor sube por el tubo, indicando la temperatura en una escala graduada. Tradicionalmente utilizado en aplicaciones médicas y ambientales, aunque su uso ha disminuido debido a preocupaciones ambientales por la toxicidad del mercurio.
• Termómetro de alcohol: similar al de mercurio, pero usa alcohol coloreado. El alcohol se expande y contrae con los cambios de temperatura. Es utilizado para medir temperaturas más bajas y en situaciones donde el uso de mercurio no es seguro, como en laboratorios y ambientes educativos.
• Termómetro digital: utiliza sensores electrónicos para medir la temperatura y la muestra en una pantalla digital. Es muy común en aplicaciones médicas, hogareñas e industriales debido a su precisión y facilidad de lectura.
• Termopar: consiste en dos metales diferentes unidos en un punto. La diferencia de temperatura entre la unión y los extremos libres genera una tensión que se puede medir y convertir en una lectura de temperatura. Es ampliamente utilizado en aplicaciones industriales debido a su amplio rango de medición y durabilidad.
• Pirómetro: mide la radiación térmica emitida por un objeto para determinar su temperatura sin contacto físico. Es utilizado para medir altas temperaturas en hornos, fundiciones y otras aplicaciones industriales donde el contacto directo es impracticable o peligroso.
• Termómetro de gas: basado en la presión de un gas a volumen constante o el volumen de un gas a presión constante. La temperatura se determina midiendo el cambio en presión o volumen. Es utilizado en laboratorios de investigación para obtener medidas extremadamente precisas de temperatura.

La temperatura se puede clasificar en dos categorías principales según su referencia: temperatura absoluta y temperatura relativa. A continuación, se describen estos tipos y sus diferencias:

• Temperatura absoluta: es una medida de temperatura referenciada al cero absoluto, el punto en el que las partículas de una sustancia teóricamente tienen mínima energía térmica. Se utiliza generalmente bajo la escala Kelvin (K) y el cero absoluto (0 K) equivale a -273,15 °C. Este indicador nunca puede ser negativo y es utilizada en contextos científicos y de ingeniería donde se requiere precisión extrema y las leyes de la termodinámica se aplican directamente.
• Temperatura relativa: es una medida de temperatura referenciada a puntos de referencia arbitrarios definidos por conveniencia histórica o práctica. La temperatura relativa se utiliza generalmente con las escalas Celsius (°C) y Fahrenheit (°F). Este indicador puede tener valores negativos, ya que están referenciadas a puntos específicos (congelación y ebullición del agua). La temperatura relativa es común en la vida diaria, en la meteorología y en aplicaciones prácticas donde los puntos de referencia son fácilmente comprensibles y aplicables.

La temperatura y el calor son conceptos fundamentales, pero distintos en física. La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas en un objeto, indicando cuán caliente o frío está. Se mide en grados Celsius (°C), Kelvin (K) o Fahrenheit (°F) y es una propiedad intensiva, independiente de la cantidad de sustancia presente.

Por otro lado, el calor es la energía transferida entre cuerpos debido a una diferencia de temperatura. Se mide en julios (J), calorías (cal) o BTU (Unidad Térmica Británica) y es una propiedad extensiva, dependiente de la cantidad de sustancia. Mientras la temperatura indica el estado térmico de un objeto, el calor describe el flujo de energía térmica de un objeto a otro. Por ejemplo, cuando una cuchara fría se sumerge en café caliente, el calor se transfiere del café a la cuchara, igualando sus temperaturas.

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