La temperatura es un parámetro físico medido con un termómetro y termometría estudiada . En la vida cotidiana, está ligado a las sensaciones de frío y calor , resultado de la transferencia térmica entre el cuerpo humano y su entorno. En física , se define de varias maneras: como una función creciente del grado de agitación térmica de las partículas (en la teoría cinética de los gases ), por el equilibrio de las transferencias de calor entre varios sistemas o por la entropía (en termodinámica y en física estadística ). . La temperatura es una variable importante en otras disciplinas: meteorología y climatología , medicina y química .
La escala de temperatura más común son los grados Celsius , en los que el hielo (formado a partir del agua) se derrite a 0 ° C y el agua hierve a alrededor de 100 ° C en condiciones de presión estándar. En países que utilizan el sistema imperial (imperial) unidades, se utiliza el grado Fahrenheit cuando el hielo se derrite a 32 ° F y el agua hierve a 212 ° F . La unidad del Sistema Internacional de Unidades (SI), de uso científico y definida a partir del cero absoluto , es el kelvin , cuya graduación es casi idéntica a la de grados centígrados .
Escalera | ° C | ° F | K |
---|---|---|---|
Cero absoluto | -273,15 | -459,67 | 0 |
Fusión | 0 | +32 | +273.15 |
Hirviendo | +99.9839 | +212 | +373.1339 |
Las partículas que forman la materia ( moléculas o átomos ) nunca están en reposo. Están en vibración permanente y por tanto tienen cierta energía cinética . La temperatura es una medida indirecta del grado de agitación microscópica de las partículas. Además, un espacio vacío de materia pero en el que se propaga la luz también contiene energía. En buenas condiciones, a esta radiación se le puede asociar una temperatura que mide la energía media de las partículas que la constituyen. Un ejemplo importante de radiación térmica es el del cuerpo negro , un ejemplo del cual lo dan las estrellas cuya radiación revela la temperatura de los átomos que se encuentran en su superficie.
Cuando dos cuerpos entran en contacto, intercambian energía térmica espontáneamente : uno de los dos cuerpos tiene partículas que tienen más energía cinética. Al ponerlos en contacto, los choques entre partículas hacen que esta energía cinética microscópica se transmita de un cuerpo a otro. Es esta transferencia de energía lo que, en las ciencias físicas , se llama calor .
Para los gases, la teoría cinética define la temperatura de la siguiente manera:
T=13kB∫Dv→pag(v→)(v→-U→)2{\ Displaystyle T = {\ frac {1} {3k_ {B}}} \ int d {\ overrightarrow {v}} \, p ({\ overrightarrow {v}}) \, ({\ overrightarrow {v}} - {\ overrightarrow {U}}) ^ {2}} o :Estas transferencias de energía conducen espontáneamente a un estado de equilibrio térmico donde los dos cuerpos presentes tienen la misma temperatura.
En los campos de la física y la química , es común hablar de temperatura ordinaria para una temperatura promedio actual. Por ejemplo, decimos "el agua es líquida a temperatura ambiente" . Pero este nombre no está muy formalizado y el valor de la temperatura ordinaria rara vez se especifica (la mayoría de las veces se evalúa conjuntamente de 18 a 25 ° C ).
La temperatura normal significa generalmente el 0 de la escala actual: es generalmente 0 ° C .
La evaporación que sigue a un aguacero típico de una hora en verano en Europa reduce la temperatura en aproximadamente dos grados.
En termodinámica , la temperatura se define a partir de la energía total de un sistema (llamada en este contexto energía interna ) y el número de estados que puede tener para un valor fijo de esta energía, que viene dada por la noción de entropía . Hablamos entonces de temperatura termodinámica , que se mide en Kelvins y cuyo mínimo es el cero absoluto , inaccesible en la práctica por sus propiedades cuánticas . 450 p K ( es decir, 0,45 n K o 0,000 000 000 45 K ), es decir, −273.149 999999 55 ° C , es el récord alcanzado en 2003 en el laboratorio de investigación del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) por un equipo codirigido por el premio Nobel de Física Wolfgang Ketterle .
En algunos experimentos de física, el cálculo de la temperatura mediante su definición termodinámica puede conducir excepcionalmente a valores negativos. Estos valores negativos son extremadamente bajos (del orden de unos pocos picokelvins a unos pocos nanokelvins). Aparecen en la medición de ciertos sistemas cuánticos muy particulares cuya entropía, después de alcanzar un máximo, comienza a disminuir a medida que se les añade más energía. Por tanto, el signo menos sólo aparece porque la dirección de la variación utilizada en la fórmula ha terminado por invertirse. Las muestras para las que se miden tales temperaturas absolutas negativas no son "más frías" que el cero absoluto, ya que proporcionarían calor a cualquier otro sistema que entre en contacto con ellas. Las temperaturas absolutas negativas tampoco significan que la temperatura haya pasado en algún punto por el cero absoluto, "este último sigue siendo imposible de alcanzar".
Fuente.
Para crear una escala de temperatura, los científicos antiguos buscaron dos casos opuestos, "frío" y "caliente".
Gabriel Fahrenheit.
Anders Celsius.
Lord Kelvin.
La unidad legal de temperatura en el Sistema Internacional es el kelvin con el símbolo K (observe la ausencia del símbolo ° porque no es una escala de medición). Hay otros sistemas de medición anteriores y todavía utilizados: escalas Celsius, Centígrados, Fahrenheit y Rankine.
El Kelvin se define desde el punto triple del agua: un kelvin es igual a 1 ⁄ 273,16 veces la temperatura del punto triple del agua. El cero absoluto , correspondería al límite de una ausencia total de agitación microscópica ya una temperatura de -273,15 ° C ; pero nunca podremos alcanzarlo (piensa que la entidad física es más bien 1 / T, y nunca podremos alcanzar el infinito). Esta unidad se utiliza para definir una escala absoluta de temperaturas. El grado Celsius es el kelvin que se elimina 273,15 K . Su unidad es ° C . Es una traducción simple de la escala absoluta (ver más abajo). La temperatura del punto triple del agua de este modo se ponen a 0.01 ° C . Escalas centígradas la escala de medición es tal que 0 y 100 son fijos. Se llama centígrado porque los dos puntos de referencia están separados por 100 °. Entre los dos, es la expansión del mercurio lo que define la escala. Por ejemplo, en la escala de grados centígrados, cero corresponde a la temperatura de fusión del hielo y 100 grados centígrados corresponde a la temperatura de ebullición del agua a una presión de 1 atmósfera. La escala Fahrenheit su símbolo es ° F. Asigna un rango de 180 ° F entre la temperatura de solidificación del agua y su temperatura de ebullición. Se deduce de la escala Celsius mediante una función afín (ver más abajo). Se establece el punto de congelación del agua a 32 ° F y un punto de ebullición a 212 ° F . La escala de Rankine es una homotecia simple de la escala absoluta con un factor de 9/5 (ver más abajo). ConversiónLa siguiente tabla resume las fórmulas para convertir una temperatura entre las diferentes escalas.
A partir de : | Kelvin | Celsius | Fahrenheit | Rankine | Reaumur | |
---|---|---|---|---|---|---|
. | ||||||
Temperatura | Kelvin | Celsius | centígrado (histórico) | Fahrenheit original | Fahrenheit histórico | Fahrenheit moderno (actual) | Rankine | Delisle | Newton | Reaumur | Rømer |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cero absoluto . | 0 | −273,15 | −273,197 | −459,67 | 0 | 559,725 | −90,14 | −218,52 | −135,90 | ||
Temperatura natural más baja registrada por teledetección en la superficie de la Tierra (no in situ ). | 180,0 | −93,2 | −135,8 | 323,9 | 289,8 | −30,8 | −74,6 | −41,4 | |||
Mezcla de agua / sal Fahrenheit . | 0 | ||||||||||
Origen de la escala Celsius moderna. | 273.15 | 0 | 32 | 491,67 | 150 | 0 | 0 | 7.5 | |||
Temperatura de fusión del agua (a presión estándar ). | 273,150,089 (10) | 0,000 089 (10) | 0 | 32 | 32 | 32.000 160 (18) | 491,670 160 (18) | ≈ 150 | ≈ 0 | ≈ 0 | ≈ 7.5 |
Temperatura del punto triple del agua . | 273.1600 (1) | 0.0100 (1) | 32.0180 (18) | ||||||||
Temperatura promedio en la superficie terrestre. | 288 | 15 | 59 | 518,67 | 127,5 | 4,95 | 12 | 15.375 | |||
Temperatura media del cuerpo humano. | 309,95 | 36,8 | 98,24 | 557,91 | 94,8 | 12,144 | 29,44 | 26,82 | |||
La temperatura natural más alta registrada en la superficie de la Tierra. | 329,8 | 56,7 | 134 | 593,67 | 67,5 | 18,7 | 45,3 | 33,94 | |||
Temperatura de vaporización del agua (a presión estándar ). | 373,133 9 | 99,983 9 | 100 | ≈ 212 | 212 | 211,971 | 671,641 | 0 | 33 | 80 | 60 |
Punto de fusión del titanio . | 1,941 | 1,668 | 3 034 | 3 494 | −2 352 | 550 | 1334 | 883 | |||
Temperatura estimada de la superficie solar . | 5.800 | 5 526 | 9 980 | 10,440 | −8 140 | 1.823 | 4.421 | 2.909 | |||
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En el campo de la meteorología , la temperatura de la atmósfera a menudo se escribe T °. Cerca del suelo, se refugia a dos metros del suelo. Hablamos de temperatura del viento , para expresar la temperatura que se siente bajo el efecto del viento, también conocida como temperatura subjetiva, sensación de calor o frío, o incluso temperatura del viento (para más detalles, ver Sensación térmica ).
La temperatura seca corresponde a la temperatura clásica dada por un termómetro protegido de la humedad y la radiación. En un diagrama de aire húmedo , la curva de temperatura constante es una línea vertical.
La temperatura de bulbo húmedo , o temperatura de bulbo húmedo , se mide con un termómetro en el que se evapora el agua. Generalmente se utiliza espuma húmeda ventilada. La temperatura húmeda es siempre más baja que la temperatura seca; son tanto más iguales cuanto que la humedad relativa se acerca al 100%. El instrumento que se utiliza para medir simultáneamente la temperatura seca y húmeda es el psicrómetro .
Ver también :
Cuando se trata de la calidad del aire interior y la salud de las personas, una temperatura bien regulada es fundamental. De hecho, demasiado alto, promueve el desarrollo de ácaros del polvo y mohos . Si está debidamente regulado, permite importantes ahorros energéticos y económicos indirectos.
Hay muchas definiciones de temperatura tan pronto como el objeto considerado no está en equilibrio térmico. Identificamos por nombres característicos varias temperaturas que indican un cambio repentino en las propiedades de un cuerpo. Consulte Temperatura (desambiguación) para obtener más detalles.
Dependiendo de la cultura, la calidez del entorno, de un hábitat, de la ropa, de los objetos o de la comida evoca cosas diferentes y promueve diferentes comportamientos sociales. Las palabras "cálido" o "frío" o frases como "manos frías, corazón cálido" muestran la importancia subyacente de la calidez en las interacciones humanas.
Los experimentos han demostrado que un sujeto que sostiene una taza de café caliente tiende a encontrar a los demás más cálidos y cariñosos que si estuviera sosteniendo un café helado. Ofrecerá más fácilmente un regalo a quienes lo rodean después de haber tomado un café caliente, mientras que tenderá a cuidarse solo después de haber tomado un café helado.