La ley cero de la termodinámica describe el equilibrio térmico entre los sistemas termodinámicos en forma de relación de equivalencia. En consecuencia, todos los sistemas térmicos pueden dividirse en un conjunto de cocientes, denotado como M. Si el conjunto M tiene la cardinalidad de C, entonces se puede construir una función inyectiva ƒ: M → R, por la cual cada sistema térmico tiene un parámetro asociado con De tal manera que cuando dos sistemas térmicos tienen el mismo valor de ese parámetro, están en equilibrio térmico. Este parámetro es propiedad de la temperatura. La forma específica de asignar valores numéricos para la temperatura es establecer una escala de temperatura. [1] [2] [3] En términos prácticos, una escala de temperatura siempre se basa en una propiedad física única de un sistema termodinámico simple, llamado termómetro, que define una función de escala para mapear la temperatura al parámetro termométrico medible. Dichas escalas de temperatura que se basan puramente en la medición se denominan escalas de temperatura empírica.
Las escalas empíricas se basan en la medición de los parámetros físicos que expresan la propiedad de interés a medir a través de alguna relación funcional formal, más comúnmente simple. Para la medición de la temperatura, la definición formal de equilibrio térmico en términos de los espacios coordinados termodinámicos de los sistemas termodinámicos, expresados en la ley de la termodinámica, proporciona el marco para medir la temperatura.
Todas las escalas de temperatura, incluida la moderna escala de temperatura termodinámica utilizada en el sistema internacional de unidades, se calibran de acuerdo con las propiedades térmicas de una sustancia o dispositivo particular. Por lo general, esto se establece fijando dos puntos de temperatura bien definidos y definiendo incrementos de temperatura a través de una función lineal de la respuesta del dispositivo termométrico. Por ejemplo, tanto la antigua escala de Celsius como la escala Fahrenheit se basaron originalmente en la expansión lineal de una columna de mercurio estrecha dentro de un rango limitado de temperatura, [4] cada uno utilizando diferentes puntos de referencia e incrementos de escala.
Las diferentes escalas empíricas pueden no ser compatibles entre sí, excepto las pequeñas regiones de superposición de temperatura. Si un termómetro de alcohol y un termómetro de mercurio tienen los mismos dos puntos fijos, a saber, el punto de congelación y ebullición del agua, su lectura no estará de acuerdo entre sí, excepto en los puntos fijos, como la relación lineal 1: 1 de la expansión entre dos termométricas Las sustancias no pueden estar garantizadas.
Las escalas de temperatura empírica no reflejan las leyes fundamentales y microscópicas de la materia. La temperatura es un atributo universal de la materia, sin embargo, las escalas empíricas asignan un rango estrecho en una escala que se sabe que tiene una forma funcional útil para una aplicación particular. Por lo tanto, su rango es limitado. El material de trabajo solo existe en una forma bajo ciertas circunstancias, más allá de las cuales ya no puede servir como una escala. Por ejemplo, el mercurio se congela por debajo de 234.32 K, por lo que la temperatura más baja que la no se puede medir en una escala basada en mercurio. Incluso ITS-90, que interpola entre diferentes rangos de temperatura, tiene solo un rango de 0.65 K a aproximadamente 1358 K (−272.5 ° C a 1085 ° C).
Cuando la presión se acerca a cero, todo el gas real se comportará como gas ideal, es decir, la PV de un mol de gas depende solo de la temperatura. Por lo tanto, podemos diseñar una escala con PV como argumento. Por supuesto, cualquier función bijectiva servirá, pero la función lineal de la conveniencia es la mejor. Por lo tanto, lo definimos como [5]
¿Cuáles son las escalas de medición de la temperatura?
En el empaque externo de productos farmacéuticos, a menudo se encuentra etiquetas con requisitos de almacenamiento como, por ejemplo, «ambiente», «temperatura ambiente» y «cadena de frío». Pero, ¿qué significan exactamente? ¿Y estas condiciones también se aplican durante el transporte? La segunda pregunta es fácil de responder: «Las condiciones de almacenamiento requeridas para medicamentos deben mantenerse durante el transporte dentro de los límites definidos según lo descrito por los fabricantes o en el empaque externo». (Directrices de la UE-GDP). Pero también de acuerdo con la buena guía de distribución PIC/s, estas condiciones deben aplicarse también para el transporte (ver Sección 9.2.1).
Con la primera pregunta, es más difícil. Aquí, se pueden encontrar diferentes definiciones.
La farmacopea europea (Pharm.eur.) Da algunas pistas en el Capítulo 1.2 (otras disposiciones que se aplican a capítulos y monografías generales) con referencia a procedimientos analíticos:
Almacene congelado: transportado dentro de una cadena fría y almacenada a -20 ° C (4 ° F). Almacene a 2 ° -8 ° C (36 ° -46 ° F): para productos sensibles al calor que no deben congelarse. Enfríe: almacene entre 8 ° -15 ° C (45 ° -59 ° F). Temperatura ambiente: almacene a 15 ° -25 ° C (59 ° -77 ° F). Temperatura ambiente: almacene a la temperatura circundante. Este término no se usa ampliamente debido a la variación significativa en las temperaturas ambientales. Significa «temperatura ambiente» o condiciones de almacenamiento normales, lo que significa almacenamiento en un área seca, limpia y bien ventilada a temperaturas ambientas entre 15 ° a 25 ° C (59 ° -77 ° F) o hasta 30 ° C, dependiendo de condiciones climáticas.
Y la farmacopea de los Estados Unidos (USP) tiene algunas referencias:
USP <659> «Requisitos de empaque y almacenamiento» ofrece varios ejemplos para diferentes condiciones de almacenamiento, por ejemplo: frío: cualquier temperatura que no exceda los 8 ° C (46 ° F). Enfríe: cualquier temperatura entre 8 ° y 15 ° (46 ° y 59 ° F) Temperatura ambiente: la temperatura prevalece en un área de trabajo. Temperatura ambiente controlada: la temperatura se mantuvo termostáticamente que abarca en el entorno de trabajo habitual y habitual de 20 ° -25 ° (68 ° -77 ° F). Excursiones entre 15 ° y 30 ° (59 ° y 86 ° F) que se experimentan en farmacias, hospitales y almacenes, y durante el envío se permiten. Siempre que la temperatura cinética media no exceda los 25 °, se permiten picos transitorios de hasta 40 ° siempre que no exceda las 24 h. Se pueden permitir picos superiores a 40 ° solo si el fabricante así indica. Calor: cualquier temperatura entre 30 ° y 40 ° C (86 ° y 104 ° F). Calor excesivo: cualquier temperatura superior a 40 ° (104 ° F).
¿Cuáles son las escalas de medida de la temperatura?
La temperatura es una medida de la cantidad promedio de energía de movimiento, o energía cinética, contiene un sistema. Las temperaturas se expresan utilizando escalas que usan unidades llamadas grados. Hay tres escalas utilizadas para informar temperaturas. La figura ( PageIndex {1} ) compara las tres escalas de temperatura: Fahrenheit (expresada como ° F), Celsius (° C) y Kelvin (k). Los termómetros miden la temperatura mediante el uso de materiales que se expanden o se contraen cuando se calientan o enfrían. Los termómetros de mercurio o alcohol, por ejemplo, tienen un depósito de líquido que se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría, por lo que la columna líquida se alarga o se acorta a medida que cambia la temperatura del líquido.
En los Estados Unidos, la escala de temperatura comúnmente utilizada es la escala Fahrenheit (simbolizada por ° F y se habla como «grados Fahrenheit»). En esta escala, el punto de congelación del agua líquida (la temperatura a la que el agua líquida se convierte en hielo sólido) es de 32 ° F, y el punto de ebullición del agua (la temperatura a la que el agua líquida se convierte en vapor) es 212 ° F.
La ciencia también usa otras escalas para expresar la temperatura. Por ejemplo, la escala Celsius (simbolizada por ° C y se habla como «grados Celsius») define 0 ° C como el punto de congelación del agua y 100 ° C como el punto de ebullición del agua. Esta escala se divide en 100 divisiones entre estos dos puntos de referencia y se extiende más y más bajo. Al comparar las escalas Fahrenheit y Celsius, se puede determinar una conversión entre las dos escalas:
Tenga en cuenta que la ciencia usa las escalas Celsius y Kelvin casi exclusivamente; Prácticamente ningún químico practicante expresa temperaturas medidas de laboratorio con la escala Fahrenheit. (De hecho, Estados Unidos es uno de los pocos países del mundo que todavía usa la escala de Fahrenheit a diario. Las personas que conducen cerca de las fronteras de Canadá o México pueden recoger estaciones de radio locales al otro lado de la frontera que Exprese el clima diario en grados Celsius, así que no se confunda con sus informes meteorológicos).
¿Qué es la medición de la temperatura?
Todos han usado un termómetro al menos una vez en sus vidas, pero incluso sin uno, nuestros cuerpos son sensores decentes para medir qué tan calientes o frías están las cosas al contacto. Nos referimos a esta propiedad como temperatura que, en términos más técnicos, representa la energía cinética promedio de los átomos y las moléculas que comprenden un objeto.
Antes de ir más allá con nuestra discusión, es importante sacar algo del camino.
A menudo, el calor y la temperatura se usan indistintamente, esto está mal. Mientras que los dos conceptos están relacionados, la temperatura es distinta del calor.
La temperatura describe la energía de Internet de un sistema, mientras que el calor se refiere a la energía transferida entre dos objetos a diferentes temperaturas.
Pero, como habrá notado, el calor puede ser muy útil al describir la temperatura.
Imagina una taza de café caliente. Antes de verter el elixir caliente de la vida, la copa tenía la misma temperatura que el aire que la rodeaba. Sin embargo, una vez que entró en contacto con el líquido, se transfirió el calor, aumentando su temperatura. Ahora, si tocas la taza, puedes sentir que hace calor.
Pero, dado el tiempo suficiente, tanto la copa como su contenido alcanzarán el equilibrio térmico con el aire ambiente. Esencialmente, todos tienen la misma temperatura, que es otra forma de decir que ya no hay una transferencia neta de energía. Los físicos llaman a esto la «Ley Zeroth de la Termodinámica». Según este principio, el calor solo puede fluir de un cuerpo que tiene una temperatura más alta que otro cuerpo con el que está en contacto, y nunca al revés.
¿Qué es la escala Celsius Fahrenheit y Kelvin?
También se llama Centigrade, es una escala basada en 0 grados para el punto de congelación del agua y 100 grados para el punto de ebullición del agua. Este sistema fue inventado en 1742 por el astrónomo sueco Anders Celsius.
Algunos todavía lo llaman la escala centígrada debido al intervalo de 100 grados entre los puntos definidos. La escala Celsius es parte del sistema métrico y se utiliza para medir la temperatura en muchos países.
Es la escala más fácil de usar y, aunque se usa en todo el mundo, hay una excepción, Estados Unidos. En los Estados Unidos, prevalece la escala Fahrenheit, pero la escala Celsius tampoco se acepta en ciertos lugares donde se usa Kelvin.
La temperatura corporal humana normal es 32 ° C, y el valor cero absoluto se establece en 273.15 ° C, en esta escala. Convertir Celsius en Fahrenheit es bastante simple:
Cuando se trata de convertir los grados de Fahrenheit en Kelvins, la fórmula es aún más simple.
Resta 32, multiplique por 5, divide por 9, luego agregue 273.15.
Ejemplo: Cómo convertir 98.6 ° Fahrenheit en Kelvin (k)
Esta escala de temperatura lleva el nombre del matemático y físico británico William Thomson Kelvin, quien la propuso en 1848. Es una escala de temperatura absoluta, que tiene un cero absoluto por debajo del cual las temperaturas no existen.
Cada unidad en esta escala se llama Kelvin en lugar de un grado. Por esta razón, solo la K, no el símbolo de grado °, se usa al informar temperaturas en Kelvin. No hay números negativos en la escala Kelvin, ya que el número más bajo es 0 K.
¿Qué es la escala de temperatura Celsius?
¿Cuál es la escala Celsius y cómo la define? ¿Podría explicarme cómo nació esta escala de temperatura, quién ha sido introducido y cómo ha evolucionado con el tiempo?
¿Qué enlace es Celsius Scala, Scala Fahrenheit y Kelvin Scale? La escala de Celsius y la escala de Centigrada son lo mismo?
El Celsius Scala es una escala termométrica introducida en 1742 por el astrónomo sueco Anders Celsius. Es el más práctico desde el punto de vista humano, y por esta razón el más utilizado en todo el mundo. Baste decir que la escala Celsius es la que todavía se usa hoy para producir los termómetros analógicos con los que se detecta la temperatura corporal y la de los entornos.
Desde que nació, la escala Celsius ha sido redefinida dos veces. Pronto seremos más precisos, pero para comprender completamente cuánto debemos decir que es necesario recordar cómo se construye una escala termométrica.
Para definir una escala de temperatura es necesaria:
– Arregle dos estados termodinámicos, también llamados puntos fijos termométricos, es decir, dos estados de cierta sustancia;
Dado que hay 100 unidades entre los valores de temperatura que definen la escala, el grado de Celsius y la escala Celsius se llamaron, respectivamente, la escala de Centigrado y Centigrada. Aunque todavía son de uso común, estas expresiones ya no son aceptadas formalmente. En 1948, de hecho, la 9ª Conferencia General de Pesos y Medidas cambió oficialmente los nombres en Scala Celsius y capaz de Celsius.
¿Cuál es la escala de Kelvin?
Hasta el 20 de mayo de 2019, el Kelvin se definió como fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (H2O), una variación de temperatura de 1K es equivalente a una variación de 1 ° C [1]. El objetivo de la nueva definición es respetar este valor, pero al anclarlo en un valor fijo de la constante de Boltzmann.
- Valor: idéntico al Kelvin (es decir, que una diferencia de temperatura tiene el mismo valor en grados Celsius y en Kelvins),
- Origen: 0 ° C = 273.15k. El punto triple de agua es, por lo tanto, 0.01 ° C exactamente. El punto de fusión del hielo a presión atmosférica está a 0 ° C, aproximadamente.
Por lo tanto, la fracción 1⁄273,16 se debe a la elección del punto triple del agua como punto de referencia y al deseo de definir una unidad de temperatura que haga posible encontrar los intervalos de temperatura habituales asociados con las viejas escaleras de temperatura. Aunque la definición oficial actual del grado de Celsius se basa en la del Kelvin, este último se estableció más tarde.
Históricamente, los puntos de referencia elegidos para construir las escalas de temperatura fueron la temperatura de congelación de agua, que define cero, y la temperatura de ebullición, fijada en 100. Estos dos puntos definieron una escala centígrada cuyo paso es una centésima de la diferencia de temperatura entre estos dos puntos. Esta escala de temperatura se ha confundido durante mucho tiempo con la escala Celsius.
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