Fisica General Burbano

300 TEMPERATURA Y DILATACIÓN. TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR
La magnitud variable que se emplea en este termómetro es el volumen de una masa de mercurio
encerrada en un depósito prolongado por un tubo capilar vacío. Al aumentar o disminuir la
temperatura el mercurio asciende o desciende por el capilar.
Supongamos que la longitud de la columna termométrica sea l 0
a la temperatura de fusión de
hielo, y l 100
la longitud correspondiente a la temperatura de vapor de agua en ebullición a 76 cm
de mercurio; l 100
– l 0
es el aumento de longitud; si dividimos este intervalo en 100 partes:
(l 100
– l 0
)/100 es la variación de longitud que corresponde a un grado.
Siendo l t
la longitud a otra temperatura, la diferencia l t
– l 0
es la variación de longitud desde la
temperatura de fusión del hielo a la t. La aplicación de la fórmula (1) nos da para valor del intervalo
de temperatura comprendido entre el punto de fusión del hielo hasta t:
lt
− l0
∆t = 100
l − l
100 0
Si a la temperatura de fusión del hielo la llamamos «cero grados», ∆t = t – 0 nos indica que el
valor de la temperatura t es en este caso:
Fig. XIV-2.– Escala Kelvin de temperatura.
lt
− l0
t =
l − l
fórmula aplicable al TERMÓMETRO CENTÍGRADO o CELSIUS (Anders, 1701-1744).
El límite inferior de temperatura en el termómetro de mercurio está determinado por la temperatura
de solidificación de éste (– 38,87 ºC). Para la medida de temperaturas más bajas se emplean
como líquidos termométricos, alcohol, pentano, etc., cuyas temperaturas de solidificación
son inferiores a la del mercurio.
El GRADO KELVIN (Sir Wiliam Thomson. Desde 1982 Lord Kelvin, 1824-1907) es la unidad
patrón y es la que se emplea en el SI. La ESCALA KELVIN o ABSOLUTA de temperatura se relaciona con
la escala centígrada por medio de la ecuación:
T
100 0
= t + 273,
16
En la mayoría de los cálculos en Termodinámica se emplean las temperaturas absolutas.
La relación entre la temperatura centígrada (t) y la absoluta (T) se ve claramente en la Fig.
XIV-2.
El intervalo de temperatura correspondiente a uno cualquiera en la escala Kelvin es idéntico
en la centígrada: ∆T =∆t.
A la temperatura centígrada t = –273,16 ºC le corresponde el CERO ABSOLUTO DE TEMPERATURA
(T = 0 K), llegar a esta temperatura o por debajo de ella no es posible, es un límite impuesto por la
Naturaleza.
XIV – 5. Escalas termométricas
Se diferencian las diversas escalas en los números que indican los puntos fijos del termómetro
y en el número de partes en que se ha dividido su intervalo fundamental.
Celsius o centígrada
En la escala Kelvin
el punto de fusión del hielo a la presión normal es el
Reáumur
Fahrenheit
0
273,16
0
32
100
100
80
180
grados.
y el de ebullición del agua el
100
373,16
80
212
100
Las fórmulas de paso de una escala a otra son la (2) y:
C R F − 32 C R F − 32
= =
⇒ = =
100 80 180 5 4 9
(2)
estando dividido el intervalo fundamental en
Las escalas Fahrenheit (Gabriel Daniel, 1686-1736) y Réaumur (René Antoine, 1683-1757)
son casi exclusivamente de interés histórico; definiéndolas pretendemos mostrar la naturaleza arbitraria
de la elección de los puntos fijos. La escala Celsius se usa casi con exclusividad en todo
el mundo.
PROBLEMAS: 1al 6.
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