4. Las escalas termométricas


Corresponde a la sesión de GA 4.4 ¡VIVA LA DIFERENCIA!

Es común utilizar las palabras calor y temperatura como si fueran sinónimos, pero no lo son. Calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro, en virtud de una diferencia de temperatura entre ellos. Temperatura es el promedio de la energía cinética de todas las moléculas que conforman un cuerpo.

En el Sistema Internacional SI, la unidad para medir el calor es el joule J, aunque también es muy utilizada la caloría cal y la equivalencia entre ellas es: 4.184 J = 1 cal. Para la temperatura, la unidad en el SI es el Kelvin K, pero también se utilizan las escalas en grados Celsius C y Fahrenheit F.

La temperatura de un cuerpo depende del tipo de material de que está formado y de la cantidad de masa que tenga, es por eso que, objetos sujetos a las mismas condiciones, pueden tener diferentes temperaturas.

El calor no puede almacenarse dentro de un cuerpo. Al entrar en contacto dos cuerpos, el de mayor temperatura cederá calor al más frío, hasta que ambos lleguen a tener la misma temperatura y alcancen un equilibrio térmico.

El calorímetro es un instrumento que se usa para comprobar el equilibrio térmico, al medir el calor intercambiado, entre dos cuerpos colocados en su interior; consiste en un recipiente metálico que contiene otro en su interior, aislado y bien pulido para evitar la entrada o salida de calor; tiene una tapa que cierra herméticamente, la cual tiene dos orificios, uno para introducir el termómetro y otro para el agitador. Al colocar dentro del calorímetro dos o más cuerpos con diferentes temperaturas, después de estar en contacto cierto tiempo, se observa que la temperatura que marca el termómetro se estabiliza, y es entonces cuando se consigue el equilibrio térmico.

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Es prácticamente imposible determinar la temperatura de un cuerpo utilizando sólo los sentidos humanos, por eso se utilizan los termómetros y su construcción está basada en ciertas propiedades que poseen los cuerpos en general:

- Aumentan su volumen al aumentar su temperatura.
- Aumentan su resistencia al paso de una corriente eléctrica cuando se incrementa su temperatura.

Los termómetros son los aparatos que se emplean para medir la temperatura; los más comunes son los que vienen marcados según la escala de grados centígrados, la cual tiene 100 divisiones, cada división representa un grado, de tal forma que 100 es la temperatura de ebullición del agua a nivel del mar y 0 es la temperatura del hielo.

Hay diferentes tipos de termómetros, la selección de alguno dependerá del cuerpo o sustancia al cual se desee medir la temperatura, así como la que tenga, aproximadamente, en ese momento:

- Termómetro de mercurio o de máxima: mide temperaturas de -30 °C hasta 350 °C.
- Termómetro de alcohol o de mínima: mide temperaturas de 78 ° C hasta -100 °C.
- Termómetro de gas: mide temperaturas de -200 °C hasta 1 800 °C
- Termómetro de metal: se utilizan para medir altas temperaturas, registran hasta 2 000 °C.

Los médicos utilizan el termómetro de mercurio para medir la temperatura del cuerpo humano, su escala va de 34 °C hasta 42 °C y cada grado está dividido en décimos para facilitar su lectura, en este tipo de termómetro el tubo capilar es lo suficientemente angosto como para que el mercurio pase a través de él solamente bajo presión, ya sea como producto de la expansión térmica cuando se coloca a una persona o de la fuerza centrífuga que se ejerce cuando éste se sacude al terminar de hacer la lectura.

Al relacionar las escalas termométricas (Celsius, Fahrenheit y Kelvin) se tiene que:

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Un cuerpo puede presentarse en estado sólido, líquido o gaseoso, según sea la cantidad de calor que contenga; ya que si ésta varía, el mismo cuerpo puede adoptar otro estado diferente al que se observó inicialmente; el cambio de estado dependerá de la cantidad de calor cedido o absorbido por el cuerpo durante el intervalo correspondiente.

Los cambios de estado, según los que se observen al principio y al final del proceso, se dividen en:

- Fusión: cambio del estado sólido al líquido.
- Solidificación: paso del estado líquido al sólido.
- Vaporización: cambio del estado líquido al gaseoso.
- Condensación: retorno de un vapor al estado líquido.
- Licuación: cuando se aumenta suficientemente la presión a un gas, con temperatura baja, éste pasa al estado líquido.
- Sublimación: cambio directo del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido.
- Ebullición: es el fenómeno de vaporización que se produce no sólo en la superficie libre de un líquido, sino desde el interior del mismo.

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