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• José Luis Rojas Rodríguez

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LA TERMOLOGÍA La Termología es la ciencia que estudia los fenómenos relacionados con la temperatura de los cuerpos y con los intercambios de calor que entre ellos se producen.

Por nuestro sentido del tacto nos damos cuenta de la diferencia que existe entre un cuerpo frío y otro caliente y decimos que el primero tiene una temperatura inferior al segundo. Sabemos también que un cuerpo caliente tiende a enfriarse cediendo calor a los cuerpos fríos que le rodean. Vemos, pues, que los conceptos de calor y temperatura aparecen muy ligados; sin embargo es preciso no confundirlos, ya que puede ocurrir que un sistema reciba calor sin que varíe su temperatura y viceversa.

Observamos que existen muchas propiedades del mundo físico que varían con la temperatura y parece conveniente emplear alguna de estas propiedades, en lugar del simple tacto, para su medida. Uno de los efectos más notables de la temperatura es el de la dilatación térmica o modificación de las dimensiones de un cuerpo al variar la temperatura del mismo, que sirve de base para la construcción de los instrumentos de medida (termómetros).

Otros fenómenos destacables que se aprecian con la variación de temperatura son los cambios en la resistencia eléctrica de un conductor metálico, que es mayor cuanto más alta es la temperatura, así como la variación en la tensión eléctrica en el contacto entre dos metales (efecto termoeléctrico).

El problema es que la escala de temperatura dependerá del efecto físico que se escoja para su medida. Por esto se eligen los llamados puntos fijos que son dados por ciertos fenómenos que se producen siempre a la misma temperatura. Así, se sabe que el hielo puro funde siempre a una misma temperatura y el agua pura, a una presión determinada, hierve siempre a temperatura constante. Estos puntos, en la escala llamada centígrada, corresponden respectivamente al cero, 0° C, y al cien, 100° C, para una presión normal (760 torr). En la escala Fahrenheit, de uso común en los países anglosajones, se hace corresponder el punto 32 para la fusión del hielo y el 212 para la ebullición del agua.

Científicamente se emplea mucho la llamada escala absoluta de temperaturas, llamada también escala de grados Kelvin, en la que el punto cero corresponde a una temperatura extraordinariamente baja, de modo que se daría en un estado de la materia prácticamente inalcanzable. En esta escala la fusión del hielo corresponde al punto 273 (°K), y la ebullición del agua al 373 (°K).

Termómetro

• El termómetro de vidrio, también llamado de bulbo, fue desarrollado alrededor de 1630. Su funcionamiento se basa en el simple principio de que un líquido cambia su volumen en relación con su temperatura. Los líquidos ocupan menos espacio cuando están fríos y más espacio al calentarse. Este mismo principio funciona para los gases y es la base del globo de aire caliente. • Es difícil notar que el agua, la leche o el aceite, por ejemplo, ocupan más o menos espacio conforme cambia su temperatura, por lo que el termómetro de vidrio usaba un bulbo más o menos grande y un tubo muy angosto para acentuar el cambio en el volumen del fluido que contenía. • Sin embargo, presentaba algunos problemas. Si el fluido utilizado era agua, no podía medir temperaturas muy bajas porque se congelaba, ni muy altas porque hervía. Además, al estar abierta la parte superior, el agua podía evaporarse o absorber polvo y basura. • El físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit inventó el termómetro de alcohol en 1709 y el termómetro de mercurio cinco años después. Sellar el mercurio en un pequeño tubo resolvió los problemas de congelamiento y ebullición asociados al uso de agua.

• Hasta principios del siglo XVII, no había manera de cuantificar la temperatura. Según la teoría de Aristóteles, el calor y el frío eran cualidades fundamentales, que con la humedad y lo seco se combinaban con la materia primordial para hacer los elementos Tierra, Agua, Aire y Fuego. Así, la Tierra era seca y fría, el Fuego seco y caliente, etc. • Aunque era posible hablar de “grados de calor o frío”, en realidad éstos no eran medidos, excepto de una manera muy rudimentaria, como cuando un médico ponía su mano en la frente de un paciente y diagnosticaba “calor de fiebre”. • La medición de la temperatura se convirtió en un arduo problema para el círculo de hombres prácticos e instruidos de Venecia, al cual pertenecía Galileo.

• La primera solución fue el termoscopio, desarrollado por Galileo Galilei alrededor de 1603. Predecesor del termómetro, consistía en un matraz de vidrio con un cuello largo y delgado. Se sumergía dentro de un recipiente con agua y al calentarla, ésta comenzaba a subir por el tubo.

• ESCALA CELSIUS • FUE CREADA EN 1742 POR ANDRÉS CELSIUS, ES LA MAS UTILIZADA EN EL MUNDO, SU REFERENCIA INFERIOR ESTA BASADA EN EL PUNTO DE FUSIÓN DEL HIELO (0°C) Y LA SUPERIOR EN EL PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA (100°C). ENTRE ESTAS DOS REFERENCIAS EXISTEN 100 DIVISIONES. • PARA CONVERTIR DE °K A °C SE APLICA LA SIGUIENTE FORMULA. • °C=°K – 273

ESCALA FAHRENHEIT EN 1714 DANIEL GABRIEL FAHRENHEIT CREÓ EL PRIMER TERMÓMETRO DE MERCURIO, AL QUE LE REGISTRA LA ESCALA FAHRENHEIT Y QUE ACTUALMENTE ES UTILIZADO EN LOS PAÍSES DE HABLA INGLESA.

ESTA ESCALA TIENE COMO REFERENCIA INFERIOR EL PUNTO DE FUSIÓN DE UNA MEZCLA DE SALES CON HIELO (0°F) Y COMO REFERENCIA SUPERIOR EL PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA (212°F). LA SIGUIENTE FORMÚLA PERMITE PASAR DE UNA TEMPERATURA A OTRA MUY FÁCILMENTE. °C = 5 (°F – 32) / 9 °F = 9 °C / 5 + 32

• ESCALA KELVIN

• FUE CREADA EN 1848 POR WILLIAM THOMPSON, LORD KELVIN. ÉSTA ESCALA ES LA QUE SE USA EN LA CIENCIA Y ESTA BASADA EN LOS PRINCIPIOS DE LA TERMODINÁMICA, EN LOS QUE SE PREDICE LA EXISTENCIA DE UNA TEMPERATURA MÍNIMA, EN LA CUAL LAS PARTÍCULAS DE UN SISTEMA CARECEN DE ENERGÍA TÉRMICA. LA TEMPERATURA EN LA CUAL LAS PARTÍCULAS CARECEN DE MOVIMIENTO SE CONOCEN COMO CERO ABSOLUTO (0°K).ES LA ESCALA DE LA QUE SE HABLA EN LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA. • OBSERVA LO FÁCIL QUE SE OBTIENE LA CONVERSIÓN DE °C A °KELVIN

• K = °C + 273