Aprende las características de la escala de temperatura Celsius

«Anders Celsius debe ser reconocido como el primero en realizar y publicar experimentos cuidadosos con el objetivo de la definición de una escala de temperatura internacional por motivos científicos», escribió Olof Beckman, un físico estatal sólido de la Universidad de Uppsala en Suecia. Celsius era un astrónomo sueco y se le atribuye el descubrimiento de la conexión entre la aurora boreal, también conocida como la luz norte, y el campo magnético de la Tierra, así como un método para determinar el brillo de las estrellas, según el campo magnético nacional de EE. UU. Laboratorio.

En una propuesta a la Real Academia de Ciencias de Suecia en 1742, Celsius propuso una escala basada en dos puntos fijos: 0 (el punto de ebullición del agua) y 100 (el punto de congelación del agua). Después de la muerte de Celsius en 1744, el famoso taxonomista sueco Carl Linnaeus propuso que se cambiaran los puntos fijos, con 0 indicando el punto de congelación del agua y 100 su punto de ebullición, según el legado de Anders Celsius en Jstor Daily, una biblioteca digital. La escala también se ha extendido para incluir números negativos.

Inicialmente, Celsius calificó su escala «centígrada» del latín para cien («centi») grados («grado»), porque había 100 puntos entre la congelación y la ebullición del agua. En 1948, una conferencia internacional sobre pesas y medidas (General de la Conferencia Des Poids et medidas) cambió el nombre a «Celsius» en honor a Anders Celsius, según el Instituto Nacional de Normas y Tecnología de los Estados Unidos (NIST).

La escala Celsius es parte del sistema métrico, también conocido como el Sistema Internacional de Unidades (SI). Las temperaturas en Celsius se pueden expresar como una serie de grados seguidos de los símbolos ℃, o simplemente C.

La escala Celsius tiene 100 grados entre el agua hirviendo y la congelación, mientras que Fahrenheit tiene 180 grados. Esto significa que un solo grado Celsius es igual a 1.8 grados Fahrenheit. A -40 °, ambas escalas tienen el mismo valor: -40 C = -40 F.

En 1848, el matemático y científico británico William Thomson (también conocido como Lord Kelvin) propuso una escala de temperatura absoluta, que era independiente de las propiedades de una sustancia como el hielo o el cuerpo humano. Sugirió que el rango de posibles temperaturas en el universo excedió con creces las propuestas por Celsius y Fahrenheit. El concepto de una temperatura mínima absoluta no era nuevo, según NIST, pero Kelvin le puso un número exacto: 0 Kelvins es igual a -273.15 C.

¿Qué características tiene la escala Fahrenheit?

Daniel Gabriel Fahrenheit no solo fue un inventor talentoso, sino que probablemente incluso uno de los físicos más importantes en su época, aunque esta última capacidad sigue siendo muy poco reconocimiento hasta el día de hoy. Fue el o al menos uno de los fundadores de la termometría científica al fijar puntos (es decir, puntos en la escala del termómetro, que siempre siguen siendo el mismo, como el punto de fusión del hielo, el calor corporal de una persona sana o la ebullición punto del agua) para la calibración de termómetros introducidos. Se las arregló para producir dos termómetros por primera vez alrededor de 1714, que realmente mostró el mismo valor de temperatura en sus escalas a la misma temperatura exterior. Desde 1720, por ejemplo, utilizó mercurio como sustancia termómetro, que era mucho más adecuada que las sustancias de relleno utilizadas hasta entonces, como aire, agua, aceite de linaza o alcohol de color.

Fahrenheit inventó una escala de termómetro que luego se usa en Holanda y Alemania, hoy en Inglaterra y Estados Unidos. Esta escala de Fahrenheit varía de 0 ° F (0 grados Fahrenheit) a 212 ° F, y corresponde a 32 ° F a la aduana 10 ° C y 212 ° F para apuntar 100 ° C (100 grados Celsius). Las cifras de medición para la escala Fahrenheit y Celsius se comportan como 9: 5, es decir, 9 ° F corresponden a 5 ° C.

También descubrió la dependencia del punto de ebullición de un líquido en la presión del aire prevaleciente y el hecho de que un líquido se enfría por debajo de su punto de congelación sin ser abrumado en el estado firme en 1724, ya que ambos descubrimientos aparecieron impresos este año. Con la ayuda de este conocimiento físico, construyó barómetros para medir la presión del aire, inventó Aräomet para determinar el peso específico de los líquidos y un termobarómetro, que también se usó como hipsobarómetro para la determinación de la altura. En sus últimos años de vida en Amsterdam, construyó una pipa de agua, una «máquina centrífuga», para drenar las áreas inundadas, cuyo principio de construcción aún no se ha encontrado, aunque recibió una patente durante 15 años en Holanda.

Los antepasados ​​fueron emigrados a Königsberg en Prusia desde el bajo Sajonia y Westfalia, y su abuelo se mudó de la Kneiphof allí a Gdansk en 1650, donde Daniel Gabriel Fahrenheit nació el segundo mayor de 10 niños en 1686 en Hundesstraße en 1686. Su padre era un comerciante relativamente rico en la ciudad comercial y antigua de Gdansk, que era en ese momento. A los 15 años perdió a ambos padres el mismo día y, como el más antiguo de los sobrevivientes, tuvo que competir en Amsterdam. Obviamente, nunca quiso este aprendizaje, y lo más probable es que le costara su carrera posterior como científico. Inmediatamente después de que su aprendizaje terminó en 1706, había completado su primer termómetro, que todavía estaba lleno de espíritu del vino. Los envió a los países del norte para mantener mediciones de temperatura. Él mismo viajó a Suecia y Dinamarca, donde trabajó con el conocido astrónomo Oils Römer. En 1711 viajó a Königsberg y Mitau en Kurland, pero también se quedó en su ciudad natal Gdansk durante mucho tiempo y experimentó aquí con el profesor de matemáticas Paul Pater. Sobre todo, inventó mezclas frías de nieve, agua y sal para determinar un punto cero adecuado para su escala de termómetro. Tres años más tarde, viajó a Berlín y Dresde, donde hizo tuberías para sus termómetros en los Glassworks, y a Halle, donde el profesor Wolff informó por primera vez sobre dos termómetros que siempre se habían mostrado aproximadamente las mismas temperaturas, que había recibido de las que había recibido Fahrenheit. Como aparentemente no pudo encontrar una posición adecuada en Alemania, viajó a Amsterdam en 1714, donde trabajó por el resto de la vida. Aquí mantuvo conferencias científicas sobre una base privada y consolidó su reputación como un creador de instrumentos muy inteligente y un experimentador casi brillante, según lo informado por las fuentes contemporáneas. Con numerosos estudiosos, ET estaba en estrecha conexión, especialmente con el químico Boerhave Inleyden, el físico Musschenbroek en Utrecht y el matemático y astrónomo s’graves y en La Haya. También tuvo contactos de Alemania con Leibniz. En el verano de 1736 viajó a La Haya para afirmar el privilegio de su pipa de agua. Aquí, sin embargo, cayó enfermo y murió en una posada el 16 de septiembre. Su voluntad y la disolución de su apartamento en Amsterdam mostraron que Fahrenheit murió: su herencia paterna estaba acostumbrada y sus inventos se habían vendido más barato que él mismo.

¿Cuáles son las características de las escalas de temperatura?

La temperatura del agua puede verse afectada por muchas condiciones ambientales. Estos elementos incluyen luz solar/radiación solar, transferencia de calor de la atmósfera, confluencia de la corriente y turbidez. Las aguas superficiales y superficiales están más fácilmente influenciadas por estos factores que las aguas profundas 37.

La mayor fuente de transferencia de calor a la temperatura del agua es de la luz solar 36. La luz solar, o la radiación solar, es una forma de energía térmica 45. Esta energía se transfiere a la superficie de un agua a medida que el calor, aumentando la temperatura del agua. Esta transferencia de calor se debe al albedo relativamente bajo de agua 44. Albedo es la calidad determinada de la capacidad de una superficie para reflejar o absorber la luz solar. El bajo albedo del agua significa que absorbe más energía de la que refleja 44. El resultado es una fluctuación diaria en la temperatura del agua en función de la cantidad de luz solar recibida por el agua.

Si un cuerpo de agua es lo suficientemente profundo como para estratificar, la luz solar solo transferirá el calor a través de la zona fotica (alcance de la luz). La mayor parte de esta energía (mayor de la mitad) se absorbe en los primeros 2 m del agua 14. Esta energía continuará siendo absorbida exponencialmente hasta que la luz desaparezca. La zona fotica varía en profundidad, pero puede tener hasta 200 m de profundidad en los océanos46. La profundidad de la zona fotográfica se basa en la cantidad de sólidos y otros elementos de dispersión de luz presentes en el agua. La temperatura del agua debajo de la zona fotica generalmente solo se altera cuando el agua se mezcla 37. Por lo tanto, los cuerpos de agua menos profundos tienden a calentarse más rápido y alcanzar temperaturas más altas que los cuerpos de agua más profundos 1.

La transferencia de calor atmosférico ocurre en la superficie del agua. Como el calor siempre fluye de una temperatura más alta a una temperatura más baja, esta transferencia puede ir en ambos sentidos 6. Cuando el aire está frío, el agua tibia transferirá energía al aire y se enfriará. Esta conducción a menudo se puede ver como niebla o un río «humeante» 14. Si el aire está caliente, el agua fría recibirá la energía y el calentamiento. El alcance de esta transferencia se basa en la inercia térmica y el calor específico del agua 14. Las fluctuaciones de temperatura del agua son más graduales que las fluctuaciones de temperatura del aire 14.

¿Qué tipo de escala es la escala Fahrenheit?

Fahrenheit es una escala de temperatura que lleva el nombre de Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), un físico alemán que hizo la mayor parte de su trabajo en los Países Bajos. Esta escala de temperatura, que estaba en uso mucho antes de que se proponga la escala Celsius, continúa siendo utilizada para las mediciones de temperatura cotidiana por la población general de los Estados Unidos. [1] En la mayoría de los otros países (y en estudios científicos en todo el mundo), las mediciones de temperatura se realizan principalmente en la escala Celsius.

En la escala de Fahrenheit, el punto de congelación del agua es de 32 grados Fahrenheit (escrito «32 ° F»), y el punto de ebullición es de 212 grados, colocando los puntos de ebullición y helado de agua exactamente 180 grados de distancia. Así, la unidad de esta escala, un grado Fahrenheit, es de cinco noveno (5⁄9º) de un grado Celsius, y 40 grados negativos Fahrenheit es igual a 40 grados negativos centígrados. El cero absoluto está a -459.67 ° F. [2]

Hay varias versiones en competencia de la historia de cómo Fahrenheit llegó a idear su escala de temperatura. [3] Según una versión, Fahrenheit estableció los puntos cero (0 ° F) y 100 ° F en su escala registrando las temperaturas al aire libre más bajas que podía medir y su propia temperatura corporal. Tomó como punto cero la temperatura más baja que midió en el duro invierno de 1708 a 1709 en su ciudad natal de Danzig (ahora Gdańsk, Polonia) (−17.8 ° C). (Más tarde pudo alcanzar esta temperatura en condiciones de laboratorio utilizando una mezcla de hielo, cloruro de amonio y agua). Fahrenheit quería evitar las temperaturas negativas que la escala de Ole Rømer había producido en el uso diario. Arregló su propia temperatura corporal como 100 ° F. [4] Luego dividió su escala original en doce partes, y luego dividió cada una de estas en 8 subdivisiones iguales, produjo una escala de 96 grados. Fahrenheit señaló que su escala colocó el punto de congelación de agua a 32 ° F y el punto de ebullición a 212 ° F, a un orden de 180 grados de distancia.

¿Cuáles son características de las 3 escalas de medición de la temperatura más utilizadas?

La escala de temperatura de Fahrenheit fue desarrollada en 1717 por el físico alemán Gabriel Fahrenheit, quien designó la temperatura de un baño de hielo que se derrite en una solución de sal como punto cero en su escala. Tal solución se usó comúnmente en el siglo XVIII para llevar a cabo reacciones de baja temperatura en el laboratorio. La escala se midió en incrementos de 12; Su extremo superior, designado como 96 °, se basó en la temperatura de la axila de una persona sana, en este caso, la esposa de Fahrenheit. Más tarde, el número de incrementos que se muestran en un termómetro aumentó a medida que las mediciones se volvieron más precisas. El punto superior se basa en el punto de ebullición del agua, designado como 212 ° para mantener la magnitud original de un grado de Fahrenheit, mientras que el punto de fusión de hielo se designa como 32 °.

La escala Celsius fue desarrollada en 1742 por el astrónomo sueco Anders Celsius. Se basa en los puntos de fusión y ebullición del agua en condiciones atmosféricas normales. La escala actual es una forma invertida de la escala original, que se dividió en 100 incrementos. Debido a estas 100 divisiones, la escala Celsius también se llama escala centígrada.

Lord Kelvin, trabajando en Escocia, desarrolló la Escala Kelvin en 1848. Su escala usa energía molecular para definir los extremos del calor y el frío. El cero absoluto, o 0 k, corresponde al punto en el que la energía molecular es mínima. La escala Kelvin se prefiere en el trabajo científico, aunque la escala Celsius también se usa comúnmente. Las temperaturas medidas en la escala Kelvin se informan simplemente como K, no ° K.

Figura ( PageIndex {1} ): una comparación de las escalas de temperatura Fahrenheit, Celsius y Kelvin. Debido a que la diferencia entre el punto de congelación del agua y el punto de ebullición del agua es de 100 ° en las escamas Celsius y Kelvin, el tamaño de un grado Celsius (° C) y un Kelvin (K) son precisamente los mismos. En contraste, tanto un grado Celsius como un Kelvin son 9/5 del tamaño de un grado Fahrenheit (° F).

¿Qué escalas de temperatura existen y cuáles son sus características?

Hay muchas escalas para la temperatura, incluidos Celsius y Fahrenheit. Pero, ¿qué es un Kelvin? Según lo explicado por Tim Murphy, director de instalaciones de campo de DC.

Las escamas Celsius y Fahrenheit se construyeron alrededor del agua, ya sea el punto de congelación, el punto de ebullición o alguna combinación de agua y un químico. Los científicos utilizan la escala de temperatura de Kelvin porque querían una escala de temperatura en la que cero refleja la ausencia completa de energía térmica.

A medida que llega a temperaturas más bajas y más bajas, hay cada vez menos vibraciones en el material para proporcionar estas excitaciones térmicas. Y en Absolute Zero, o cero Kelvin, ya no hay energía térmica disponible. La instalación de baja temperatura aquí, la instalación de Millikelvin, tiene sistemas que pueden bajar hasta aproximadamente 7.5 milikelvin, o 7.5 milésimas de grado por encima del cero absoluto. En la alta instalación B/T de Maglab, las temperaturas pueden alcanzar a 0.004 Kelvin, ¡algunos de los más fríos jamás hechos en la Tierra! Muchas propiedades mecánicas cuánticas se lavan por la agitación térmica que ocurre en los materiales. Entonces, al enfriar estos materiales a temperaturas muy bajas, podemos observar las propiedades mecánicas cuánticas que simplemente no podemos observar a la temperatura a la que vivimos cada día, a 300 Kelvin.

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¿Qué características tiene la medición de la temperatura?

La temperatura es la energía cinética promedio de las moléculas de un material o su energía térmica promedio. El calor se transfiere al termómetro, causando cambios en sus propiedades físicas.

Los termómetros se pueden clasificar de acuerdo con los principios físicos que emplean para medir la temperatura, como la expansión, la resistencia eléctrica y los cambios en el color. Los termómetros deben calibrarse para poder indicar temperaturas precisas.

Medir la temperatura no es sencillo. El uso de un termómetro requiere una transferencia de energía o calor de un objeto o sustancia al material en el termómetro. La energía térmica hace que el termómetro haga algún cambio físico, como la expansión. Al calibrar con respecto a algún otro proceso físico, como los puntos de ebullición y congelación del agua, puede tener un dispositivo que mida la temperatura.

La unidad de temperatura se llama grado y es típicamente 1/100 de una lectura alta y baja.

La mayoría de los termómetros trabajan en el principio que los materiales se expanden y se contraen con la temperatura.

Al colocar un líquido en un tubo delgado, puede ver fácilmente su expansión con una temperatura aumentada.

Puede colocar un poco de agua de color en un tubo de vidrio o plástico con un extremo cerrado. El agua se moverá hacia arriba o hacia abajo del tubo a medida que cambie la temperatura. Cuanto más delgada sea el tubo, mayor será el movimiento.

El problema con un termómetro de agua es medir temperaturas por debajo del punto de congelación del agua.

¿Cómo se utiliza la escala de Celsius?

El grado Celsius es la unidad de temperatura en la escala Celsius, [1] (originalmente conocida como la escala centígrada), [2] una de las 2 escalas de temperatura utilizadas en el sistema internacional de unidades (SI), junto con la escala Kelvin. El grado Celsius (símbolo: ° C) puede referirse a una temperatura específica en la escala Celsius o una unidad para indicar una diferencia o rango entre dos temperaturas. Lleva el nombre del astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744), quien desarrolló una escala de temperatura similar en 1742. Antes de ser renombrado para honrar a Andersius en 1948, la unidad se llamaba Centigrade, del Centro Latino, que significa 100, y Gradus, que significa pasos. La mayoría de los países principales usan esta escala; La otra escala mayor, Fahrenheit, todavía se usa en los Estados Unidos, algunos territorios de la isla y Liberia. La escala Kelvin es de uso en las ciencias, con 0 K (−273.15 ° C) que representa el cero absoluto.

Desde 1743, la escala Celsius se ha basado en 0 ° C para el punto de congelación del agua y 100 ° C para el punto de ebullición del agua a una presión de 1 atm. Antes de 1743, los valores se invirtieron (es decir, el punto de ebullición era 0 grados y el punto de congelación era de 100 grados). La reversión de la escala de 1743 fue propuesta por Jean-Pierre Christin.

Por acuerdo internacional, entre 1954 y 2019, la unidad Celsius y la escala Celsius se definieron por Absolute Zero y el triple punto de agua. Después de 2007, se aclaró que esta definición se refería al agua oceánica estándar de Viena (VSMOW), un estándar de agua definido con precisión. [3] Esta definición también relacionó con precisión la escala Celsius con la escala del Kelvin, la unidad base SI de la temperatura termodinámica con el símbolo K. cero absoluto, la temperatura más baja posible, se define como exactamente 0 K y -273.15 ° C. Hasta el 19 de mayo de 2019, la temperatura del punto triple del agua se definió exactamente como 273.16 K (0.01 ° C). [4]

El 20 de mayo de 2019, el Kelvin fue redefinido para que su valor ahora esté determinado por la definición de la constante de Boltzmann en lugar de ser definida por el triple punto de VSMow. Esto significa que el punto triple ahora es un valor medido, no un valor definido. Se seleccionó el valor exacto recientemente definido de la constante de Boltzmann para que el valor medido del punto triple VSMOW sea exactamente el mismo que el valor definido más antiguo dentro de los límites de precisión de la metrología contemporánea. La temperatura en el grado Celsius ahora se define como la temperatura en los regañones restados por 273.15, [5] [6], lo que significa que una diferencia de temperatura de un grado Celsius y la de un Kelvin son exactamente las mismas, [7] y que el grado Celsius permanece exactamente igual al Kelvin (es decir, 0 ° C permanece exactamente 273.15 K).

¿Cómo se utiliza la escala Celsius?

Celsius (o Centigrade) es una escala de temperatura que lleva el nombre del astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744), quien primero propuso dicho sistema dos años antes de su muerte. El término grados Celsius (símbolo: ° C) se refiere a una temperatura específica en la escala de temperatura Celsius. El grado Celsius también es un incremento de la temperatura de la unidad para su uso al indicar un intervalo de temperatura (una diferencia entre dos temperaturas).

La escala Celsius ha sido adoptada como un estándar para las mediciones regulares de temperatura por la mayoría de los países del mundo y por toda la comunidad científica. Sin embargo, en los Estados Unidos, la escala Celsius es utilizada principalmente por científicos y muchos ingenieros (especialmente en los campos de alta tecnología), mientras que la escala Fahrenheit es comúnmente utilizada por el público laico y por personas en el gobierno, la industria y la meteorología.

Hasta 1954, 0 ° C en la escala Celsius se definió como el punto de fusión de hielo y 100 ° C era el punto de ebullición del agua bajo una presión de una atmósfera estándar; Esta definición simplificada todavía se enseña comúnmente en las escuelas. Sin embargo, la unidad «Grado Celsius» y la escala Celsius ahora están, por acuerdo internacional, definidos por dos puntos: Absoluto Zero y el punto triple de agua especialmente preparada (agua oceánica media estándar de Viena, o VSMow [1]).

El cero absoluto, la temperatura a la que nada puede ser más frío y no queda energía térmica en una sustancia, se define como precisamente 0 K y -273.15 ° C. La temperatura del punto triple [2] del agua se define como precisamente 273.16 K y 0.01 ° C.

¿Cómo se utiliza la escala Fahrenheit?

Cuando Fahrenheit comenzó, lo clave que le interesaba era idear la misma lectura de temperatura todo el tiempo, no comparar temperaturas de diferentes cosas o diferentes momentos del día. Pero cuando presentó un documento sobre su sistema para medir la temperatura a la Royal Society of London en 1724, aparentemente se dio cuenta de que también tenía que encontrar una escala de temperatura estándar.

«Básicamente, la escala de Fahrenheit se diseñó con cero como la temperatura más fría para una mezcla de hielo y agua salada, y se pensó que el extremo superior era la temperatura corporal (aproximadamente 96 grados F), haciendo una escala que podría dividirse progresivamente por 2, «explica Don Hillger, un meteorólogo de investigación del Instituto Cooperativo de Investigación de la Universidad Estatal de Colorado en la atmósfera, y también presidente de la Asociación Métrica de EE. UU., Un grupo que aboga por la conversión al sistema métrico. «¡Esto dio como resultado que la temperatura de congelación/fusión fuera de 32 grados F, no es un número muy útil! La temperatura de ebullición para el agua se estableció en 212, nuevamente no es un número muy útil. Las dos temperaturas están separadas a 180 grados, nuevamente un múltiplo de 2. «

Sin embargo, el sistema aparentemente sonaba bastante bueno para los funcionarios del Imperio Británico, que adoptó Fahrenheit como su escala de temperatura estándar, que es cómo finalmente se estableció en las colonias estadounidenses también. Mientras tanto, sin embargo, en 1742, un astrónomo sueco llamado Anders Celsius ideó un sistema menos difícil de manejar basado en múltiplos de 10, en el que había una diferencia precisa de 100 grados entre las temperaturas de congelación y ebullición del agua en el nivel del mar. (Curiosamente, según Thoughtco, comenzó con el agua congelada a 100 y hirviendo a cero, pero finalmente, alguien lo volteó).

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