Temperatura

Temperatura

Objetivo.

Comprender el concepto de temperatura estableciendo el equilibrio térmico entre dos o más sistemas. Proponer una nueva escala empírica de temperatura y relacionarla con otras escalas conocidas, como la escala Celsius o la escala Fahrenheit.

Introducción

La ley cero de la Termodinámica afirma la existencia de una temperatura objetiva que se puede usar para definir la condición de equilibrio térmico formalmente dice:

Dos sistemas que están, por separado, en equilibrio térmico con un tercer sistema están, también, en equilibrio térmico entre sí.

La discusión del equilibrio térmico requiere, solamente, que exista un dispositivo, llamado termómetro, que puede medir el calor o frío relativos. Sin embargo, el trabajo científico requiere una escala cuantitativa. Para cualquier termómetro útil, la temperatura empírica, t, debe ser un valor único y una función continua de alguna propiedad del sistema termométrico, designada por x. Ejemplos de propiedades termométricas son el volumen de un líquido, la resistencia eléctrica de un metal o semiconductor y la fuerza electromotriz generada en la unión de dos metales diferentes. El caso más simple que podemos imaginar es aquel en que la temperatura empírica, t, está relacionada linealmente con el valor de la propiedad termométrica, x:

t(x) = a + bx

Así se define una escala de temperatura en términos de una propiedad termométrica específica, fijadas las constantes a y b. La constante a determina el cero de la escala de temperatura, ya que t(0) = a, y la constante b determina el tamaño de la unidad de temperatura, denominada grado.

Las escalas de temperatura se han establecido asignando los números mayores a los estados térmicos superiores, que son los que producen en los cuerpos la sensación de más calientes, y estableciendo los números menores para los estados térmicos inferiores, que corresponden a los cuerpos más fríos. Toda escala debe referirse a puntos fijos, los cuales deben corresponder a estados térmicos perfectamente definidos, como el del hielo en fusión a la presión atmosférica normal, o también el de los vapores de agua en ebullición sometidos a dicha presión. Las distintas escalas son:

La escala centígrada o de Celsius, que asigna el cero al estado térmico correspondiente al hielo en fusión a la presión atmosférica normal, y la temperatura de cien grados a los vapores de agua en ebullición sometidos a dicha presión. Las temperaturas de esta escala usan la abreviatura °C.

La escala Fahrenheit, que establece los grados 32 y 212 para los estados térmicos mencionados, designando la temperatura

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