19 mar. 2011

¿Por qué no se debe decir grado kelvin?


En efecto. No se debe decir grado kelvin, sino kelvin. Es otro de los errores en el que solemos incurrir cuando hablamos de temperatura o nivel térmico.

Como ya comentamos en una entrada anterior, en la actualidad hay tres escalas de temperatura vigentes.

La escala Celsius que mide en grados Celsius (ºC), la escala Farenheit que mide en grados Farenheit (ºF) y la escala absoluta o termodinámica que hace lo propio en kelvin (K). No en grados kelvin.

La explicación de porqué se llama así a esta unidad de temperatura es sencilla si bien, para su completo entendimiento, requeriría de un pequeño preámbulo científico.

Todo empezó con la creación de la escala termodinámica o absoluta.

Escala absoluta o termodinámica de temperatura

Como todos sabemos, la escala Celsius es muy utilizada para expresar las temperaturas de uso cotidiano en nuestro hogar. Desde la del aire de nuestras habitaciones, a la de un sin fin de dispositivos domésticos como hornos, freidoras, termos de agua caliente, sistemas de refrigeración, etcétera. Sin olvidarnos de nuestra propia temperatura corporal.

También es empleada en los trabajos científicos y tecnológicos experimentales que se realizan en los laboratorios, si bien en estos casos, a veces es sustituida por la escala absoluta.

Algo que no ocurre en el terreno teórico donde su uso resulta de obligado cumplimiento.

Cualquier valor de temperatura que se utilice en un desarrollo cuantitativo, ha de ser expresado inevitablemente en esta escala y, por tanto, en kelvin.

Creada en 1848 por William Thomson, Lord Kelvin (1824-1907), cuando tenía 24 años de edad, a su unidad se le puso kelvin (K) en su honor y pasó a ser la unidad fundamental en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Un sistema donde el grado Celsius sólo tiene carácter de unidad accesoria, lo que no impidió que tuviera un papel preponderante en la definición del mismo kelvin. Y esto por doble motivo.

De un lado, los intervalos de temperatura expresados en grado Celsius y en kelvin se hicieron que tuvieran el mismo valor. Algo fundamental. Del otro se estableció su origen en el cero absoluto, 0 K.

Pero, ¿qué es el cero absoluto?



Representa la temperatura más baja que pueda existir en todo el Universo. Ningún cuerpo o sistema macroscópico (nivel molar) puede tener una temperatura inferior a cero.

Es una de las ventajas de esta escala. No existen valores negativos de temperatura absoluta, a diferencia de la temperatura Celsius que sí las tiene.

A nivel molecular (sistema microscópico) este valor de temperatura corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía mecánica posible.

De modo que por debajo de ella dejarían de existir tal como las conocemos. Se trataría de otro tipo de materia no sólo impensable para nosotros, sino inimaginable.

Relación entre escalas

Dado que los intervalos de temperatura expresados en ambas escalas (ºC y K) tienen el mismo valor, la relación entre ellas resulta fácil.

El factor de conversión viene dado por la expresión:

T (K) = t (ºC) + 273,15

Basta con sumar 273,15 a la temperatura expresada en grado Celsius, para tenerla convertida a kelvin.

Y así nuestro 0 ºC será 273,15 K. Y los 100 ºC pues 373,15 K. Fácil.
 
Y el cero absoluto, 0 K, se corresponderá con -273,16 ºC. La temperatura más baja posible, expresada en escala Celsius.

Nuestra temperatura corporal, de alrededor de 37 ºC medido en un termómetro Celsius (el que tenemos en nuestros hogares), en uno termodinámico marcaría 410,15 K.

Como seguro ya se habrá percatado, la escala absoluta también es centígrada como la Celsius.

Es decir tiene 100 divisiones entre el Punto de Fusión (PF) y el Punto de Ebullición (PE) del agua, los puntos fijos. Una ventaja.

El uso de esta escala es obligatorio en diferentes cuerpos de conocimientos científicos como Física y Química. Ciencias donde la temperatura es una de las magnitudes principales empleadas en disciplinas como la Termodinámica y la Mecánica Estadística.

Algunas puntualizaciones sobre la unidad y …

Empecemos por el nombre. Dada la equivalencia entre ambas escalas, podemos entender porqué no se debe decir grado kelvin.

Así como a cada una de las cien divisiones que se hizo en la escala Celsius, entre los puntos fijos del agua, se le llamó grado y después se le añadió el calificativo de Celsius, para saber qué escala se estaba empleando.


 
Y así, cuando decimos 37 ºC lo que estamos manifestando es que el termómetro señala la 37 división (grado) de la escala Celsius.

Igualmente, cuando decimos 410 kelvin, estamos expresando que el termómetro señala la 410 división de la escala termodinámica. En este caso, ya lo hemos comentado, ambas expresan el mismo valor de nivel térmico, aproximadamente, el nuestro corporal.
 
Si por el contrario decimos que la temperatura es de cuatrocientos diez grados kelvin (410 ºK) lo que estamos expresando es que el termómetro señala la 410 división (grado) división (kelvin) de la escala absoluta. Es decir, una redundancia.
 
Por tanto, y para acabar, no es grado kelvin, sino solamente kelvin; no se dice veinte grados kelvin (20 ºK) sino veinte kelvin (20 K).

Respecto al símbolo. Nada nuevo que decir. Lo que ya sabemos de entradas anteriores.

Dado que proviene del nombre propio de una persona, la primera letra de su símbolo se escribe con mayúscula (K).

Y del nombre, que no lo comentamos antes, decir que se escribe con letra minúscula (kelvin).

Como los nombres de todas las unidades que en el mundo de las ciencias son. A excepción de Celsius, ya lo saben.
 
… sobre la magnitud

De su nombre ya lo hemos dicho todo. Se la denomina temperatura absoluta o termodinámica.

De su símbolo tan sólo un detalle que, seguro estoy, no le ha pasado desapercibido. Pero por si acaso.

Mientras la temperatura Celsius se simboliza con una “t minúscula”, la termodinámica se simboliza con una “T mayúscula”; por ejemplo:

t = 23 ºC ; T = 300 K

Y a modo de resumen:

ESCALA ABSOLUTA o TERMODINÁMICA, la temperatura (T) se mide en kelvin (K)

ESCALA CELSIUS, la temperatura (t) se mide en grado Celsius (ºC)

Publicado por Carlos Roque Sánchez
Por el mismo motivo, a cada división de la escala absoluta se le llamó kelvin. De modo que grado y kelvin significan lo mismo: división o raya de la escala.
Cero absoluto

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