TRANSFORMACION DE TEMPERATURAS DE UNA ESCALA A OTRA.

Aunque la escala kelvin es la usada por el sistema internacional para medir temperaturas, aun se emplea con mucha frecuencia las escalas celcius o centigrada y la escala fahrenheit y como ya señalamos, de manera limitada, la rankine, por tanto, es conveniente manejar sus equivalencias.

WILLIAM RANKINE

William John Macquorn Rankine nació el día 5 de julio de 1820 en una familia de Edimburgo. Sus padres fueron David Rankine, teniente del Ejército Británico, y Barbara Grahame. Rankine. Debido a su mala salud, fue educado en su hogar, pero más tarde asistió a la Academia Ayr (1828-9) y, por un tiempo muy breve, a la Escuela Superior de Glasgow (1830). Alrededor de 1830 la familia se mudó a Edimburgo, donde en 1834 empezó a estudiar en la Academia Naval con el matemático George Lees. Para entonces ya era muy competente en matemáticas y recibió, como regalo de su tío losPrincipia de Newton (1687), en latín original.

Rankine en 1836 comenzó a estudiar un amplio espectro de temas científicos en la Universidad de Edimburgo, incluyendo Historia Natural con Robert Jameson, y Filosofía Natural con James David Forbes. Estudiando con Forbes, fue galardonado con premios por los ensayos sobre métodos de investigación física y en la teoría ondulatoria (o de onda) de la luz. Durante las vacaciones, le ayudó a su padre que, a partir de 1830, fue gerente y, más tarde, eficaz tesorero e ingeniero de la Ferroviaria Edimburgo y Dalkeith, que llevó el carbón a la creciente ciudad. Salió de la Universidad de Edimburgo en 1838 sin un grado (hecho que entonces no era inusual) y, tal vez por la estrechez de las finanzas familiares, se convirtió en aprendiz de Sir John Benjamin MacNeill, quien era en ese momento inspector de la Comisión de Ferrocarriles de Irlanda. Durante su pupilaje desarrolló una técnica, más tarde conocida como el método de Rankine, para trazar las curvas del ferrocarril, aprovechando plenamente el teodolito y una mejora sustancial en la precisión y la productividad en los métodos existentes. De hecho, al mismo tiempo la técnica era usada por otros ingenieros - y en la década de 1860 hubo una controversia menor sobre la prioridad de Rankine.fue un gran amigo del ingeniero pintor Diego andres sanabria.

El año 1842 dio también marco al primer intento de Rankine de reducir los fenómenos de calor a una fórmula matemática, pero su propósito fue frustrado por su falta de los datos experimentales.

ESCALA RANKINE

Se denomina Rankine (símbolo R) a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e ingeniero escocés William Rankine en 1859.

El grado Rankine tiene su punto de cero absoluto a −459,67 °F, y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.

Cero Rankine (0 R) equivalen a −273,15 °C o 0 K. Para convertir de grados Rankine a Kelvin se multiplica por un factor de 9/5:

Usado comúnmente en EE.UU. como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad científica las medidas son efectuadas en Sistema Internacional de Unidades, por tanto la temperatura es medida en kelvin (K).

WILLIAM KELVIN

William Thomson Kelvin

Físico y matemático británico. Se le conoce comúnmente como lord Kelvin, y era el segundo hijo de James Thomson, profesor de matemáticas de la Universidad de Glasgow.

En 1841 marchó a Cambridge, donde en 1845 se graduó y obtuvo el primer premio Smith. Luego se dirigió a París, y durante un año trabajó en el laboratorio de Regnault, quien por aquel entonces llevaba a cabo sus clásicas investigaciones sobre el vapor. En 1846, a los veintidós años, fue nombrado catedrático de Filosofía natural de la Universidad de Glasgow.

En la Inglaterra de aquellos tiempos los estudios experimentales no conocían un gran éxito; pese a ello, la cátedra de Kelvin se convirtió en un púlpito que inspiró, durante más de medio siglo, a los científicos: al sabio en cuestión corresponde principalmente el mérito del lugar preeminente que ocupó la Gran Bretaña en el desarrollo de la Física. Uno de sus primeros estudios se refería a la edad de la Tierra; sobre la base de la conducción del calor, creyó que unos cien millones de años atrás las condiciones físicas de nuestro planeta debían de ser muy distintas de las actuales, lo cual dio lugar a controversias con los geólogos.

En 1847 conoció a Joule en el curso de una reunión científica celebrada en Oxford. Por aquel entonces éste llevaba a cabo sus experiencias y presentaba el calor como una forma de energía, con lo que llegaba al primer principio de la termodinámica. Sin embargo, hubieron de pasar varios años antes de que los físicos más eminentes se mostraran de acuerdo con Joule. Kelvin fue uno de los primeros que lo hicieron, y, a causa de ello fue criticado por Stokes, quien le consideraba "inclinado a convertirse en joulista".

Las ideas de Joule sobre la naturaleza del calor ejercieron, efectivamente, una considerable influencia en Kelvin, y llevaron a éste, en 1848, a la creación de una escala termodinámica para la temperatura, de carácter absoluto, y, por lo tanto, independiente de los aparatos y las sustancias empleados; tal instrumento lleva el nombre de su inventor, y es utilizado corrientemente en muchas medidas termométricas.

Kelvin prosiguió el camino iniciado, y en 1851 presentó a la "Royal Society" de Edimburgo una memoria sobre la teoría dinámica del calor, Dynamical theory of heat; en este famoso texto figura el principio de la disipación de la energía, que, junto con el enunciado equivalente de Clausius, del año anterior, integra la base del segundo principio de la termodinámica. De este modo, Kelvin demostró que las conclusiones de Carnot no se oponían a la obra de Rumford, Robert Mayer y Joule; la teoría dinámica del calor, juntamente con el principio de la conservación de la energía, fue aceptada por todo el mundo.

ANDERS CELCIUS

ANDERS CELCIUS

Anders Celsius (1701 - 1744) fue un físico y astrónomo sueco. Profesor de astronomía en la Universidad de Uppsala (1730-1744). Supervisó la construcción del Observatorio de Uppsala, del que fue nombrado director en 1740. En 1733 publicó una colección de 316 observaciones de auroras boreales. En 1736 participó en una expedición a Laponia para medir un arco de meridiano terrestre, lo cual confirmó la teoría de Isaac Newton de que la Tierra se achataba en los polos En una memoria que presentó a la Academia de Ciencias Sueca propuso su escala centesimal de temperaturas, aunque diferente a la conocida posteriormente como escala Celsius.

ESCALA CENTESIMAL

Durante el siglo XVI era graduado como "frío" colocándolo en una cueva y "caliente" exponiéndolo a los rayos del sol estival o sobre la piel caliente de una persona. Más tarde, el francés Réaumur lo graduó respecto a la temperatura que se congela el agua a nivel del mar y en la del agua al hervir a nivel del mar, pero su escala iba de 0 a 80 grados.

En Suiza se utilizaba la escala de Fahrenheit, pero en1742 Celsius propuso sustituir esa escala alemana por otra inversa en la que el punto correspondiente a la temperatura 0 °C equivalía a la temperatura de fusión del agua a nivel del mar, mientras que la temperatura de 100 °C, coincidía con su punto de ebullición al mismo nivel medio marítimo. La escala, por tanto, indicaba un descenso de grados cuando el calor aumentaba, al contrario de como es conocida actualmente.Su compatriota, el científico Carlos von Linneo invertiría esta escala tres años más tarde, aunque la escala resultante ya había sido previamente introducida en Francia por Jean-Pierre Christin en el año 1743.

ESCALA FAHRENHEIT

BIOGRAFÍA

Gabriel Fahrenheit

Tras la muerte de sus padres efectuó viajes de estudios a Alemania, Inglaterra y Dinamarca, donde en 1708 conoció a Ole Rømer. Se estableció luego en Amsterdam, en esa época uno de los principales centros de fabricación de instrumental científico, donde trabajó como soplador de vidrio. Allí comenzó a desarrollar instrumentos de precisión creando los termómetros de agua (1709) y de mercurio (1714).¹

Escalas termométricas de Celsius y Fahrenheit

En 1714 publicó en Acta Editorum sus investigaciones proponiendo una nueva escala para la medición de temperaturas.¹ Fahrenheit diseñó una escala empleando con referencia una mezcla de agua y sal de cloruro de amonio a partes iguales, cuya temperatura de congelación es más baja que la del agua y la de ebullición. El valor de congelación de esa mezcla lo llamó 0 °F, a la temperatura de su cuerpo 96 °F y a la temperatura de congelación del agua sin sales la llamó 32 °F.

En concreto, 180 grados Fahrenheit (212-32) corresponden a 100 grados Celsius;

Los 0 °F corresponden a los -17,78 °C.

El motivo de asignar a la temperatura del cuerpo el valor 96 era para que entre el cero y el 96 hubiera una escala formada por una docena de divisiones cada una de ellas subdividida en ocho partes. De ese modo 12 x 8 = 96.

En 1724 Fahrenheit publicó en las Philosophical Transactions estudios acerca de, entre otros temas, las temperaturas de ebullición de los líquidos y la solidificación del agua en el vacío. Ese mismo año fue incorporado a la Royal Society, la más antigua sociedad científica del Reino Unido y una de las más antiguas de Europa. 

¿QUE ES LA TEMPERATURA?

DEFINICIÓN 

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como energía cinético, que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.

En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multi atómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).

El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.

Multitud de propiedades fisico químicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor «cero kelvin» (0 K) al «cero absoluto», y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius, llamada centígrada  y, en mucha menor medida, y prácticamente sólo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. También se usa a veces la escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente en Estados Unidos, y sólo en algunos campos de la ingeniería.