La escala de temperatura Kelvin es un tipo de unidad de temperatura poco común en la vida cotidiana, por lo que muchas personas la desconocen. Sin embargo, este artículo le ayudará a comprender los detalles de la escala de temperatura Kelvin.
Acerca de la escala de temperatura Kelvin
La escala de temperatura Kelvin es un estándar de temperatura comúnmente utilizado en ciencias, principalmente en física e ingeniería. Es un estándar de temperatura absoluto que no depende de la naturaleza de ninguna sustancia en particular.
Historia de la escala de temperatura Kelvin
La escala Kelvin se originó en 1848 cuando Lord Kelvin definió una escala de temperatura absoluta basada en el ciclo de Carnot, que posteriormente recibió su nombre. Las unidades de la escala Kelvin (K) se convirtieron en la principal unidad de temperatura del Sistema Internacional de Unidades (SI). La escala de temperatura Kelvin se basa en grados Celsius, pero comienza en el cero absoluto, que es 273,15 grados inferior al punto cero de la escala de temperatura Celsius.
Relación entre la escala Kelvin y el cero absoluto
La escala de temperatura Kelvin es el sistema internacional (SI) para la medición de temperatura termodinámica, cuya unidad básica es el cero absoluto. El cero absoluto es la temperatura más baja que la humanidad puede alcanzar; de hecho, es tan baja que jamás podremos alcanzarla.
El cero absoluto es teóricamente la temperatura más baja en la que se minimiza el movimiento térmico de los átomos y las moléculas, lo que clásicamente habla es un estado de reposo.
Pero la incertidumbre cuántica determina que el ejemplo aún posee una energía de punto cero finita, el cero absoluto en la escala Kelvin, expresado como 0 K, es decir, 0 K para -273,15 °C. Ahora sabemos que los gases no se reducen a cero en volumen al enfriarse al cero absoluto, ya que se condensan en estado líquido a temperaturas más altas.
Expresando la fórmula
La relación entre la escala de temperatura Kelvin y los grados Celsius se puede expresar mediante una fórmula matemática:
Temperatura Kelvin = grados Celsius + 273,15
Entonces se puede convertir a: Celsius = Temperatura Kelvin – 273,15
Si convertimos la temperatura normal de nuestro cuerpo de 37 grados Celsius a una temperatura Kelvin.
Nuestra solución sería: Temperatura (K) = 37°C + 273,15 = 310,15K
Tenga en cuenta que la unidad de temperatura Kelvin es Kelvin, no grados Kelvin.
Diferencias y puntos en común entre la escala de temperatura Kelvin y otras escalas de temperatura
La escala de temperatura que suelen utilizar los físicos no es sólo la que dijimos anteriormente: grados Celsius (℃), Kelvin (K), Fahrenheit (F) y Rankin (R).
Fahrenheit se diferencia de Celsius en que, cuando Celsius es 0, Fahrenheit es 32 (F). Pero en lugar de obtener la relación entre ellos sumando 32 directamente a Celsius, se utiliza la siguiente fórmula:
Fahrenheit = [Celsius x (9/5)] + 32
La escala Rankine se utiliza de la misma manera que la Fahrenheit, pero su punto cero se establece en el cero absoluto. La relación entre los grados Fahrenheit y los grados Rankine es sumar 459,67 a los grados Fahrenheit.
Grados Rankine = [grados Celsius x (9/5)] + 32 + 459,67
La diferencia entre la temperatura Kelvin y la temperatura Fahrenheit es que:
Cuando el grado Fahrenheit es 0 (F)
Kelvin (K) = [grados Celsius x (9/5) + 32] + 273,15
Para convertir Kelvin a temperatura Lang, debes multiplicar la temperatura Kelvin por 9/5
Otras aplicaciones de la escala Kelvin
1. La escala Kelvin de uso secundario se basa en los colores individuales de la luz para determinar su intensidad, también conocida como temperatura de color. La temperatura de color mide la calidez o la frialdad de la luz.
La temperatura de color se basa en el principio de que los emisores de radiación del cuerpo negro se caracterizan por una distribución de frecuencias de temperaturas, en la que los colores por debajo de 4000 K aparecen rojizos y los superiores a 6000 K azulados.
La temperatura de color tiene un impacto significativo en la iluminación, y los espacios utilizados para actividades complejas requieren temperaturas de color más precisas que la iluminación ambiental. Algunas de las temperaturas de color que utilizamos habitualmente son el blanco cálido, el blanco suave, el blanco neutro, el blanco frío, el blanco brillante y la luz natural.
Por ejemplo, si queremos crear un ambiente acogedor y agradable, podemos usar 2700K (blanco cálido) como temperatura de color, debido a su calidez y atractivo similar al de la llama de una vela, creando una atmósfera cálida.
O podemos utilizar una luz blanca suave de 3000 K más brillante, que nos permita tener más claridad en la luz para completar la tarea, crea un espacio acogedor que no es demasiado duro para nuestros ojos, etc.
Debido al alto brillo de las pantallas LED, cuando se utilizan dentro, normalmente reducimos el brillo de las pantallas LED para evitar afectar la temperatura de color de otras instalaciones de iluminación interior.
2. Medición de temperatura. Al usar el termómetro, debemos marcar la escala en la pared del tubo con números. La escala de temperatura es una forma de medir la temperatura con respecto al punto de partida (0 o cero) y la unidad de medida.
Estos números son arbitrarios, como en el caso de lo que conocemos como punto de congelación del agua y punto de ebullición del agua, que se logra definiéndolos como 0°C y 100°C, respectivamente.
Medimos la temperatura en una variedad de escalas y unidades, como hemos indicado anteriormente, por ejemplo:
- Celsius se expresa en °C
- Fahrenheit se expresa en F
- Kelvin se expresa en K
- Los grados de Rankine se expresan en R
3. En estudios de ingeniería, la escala Kelvin se utiliza generalmente con dos propósitos: principalmente para medir la temperatura relativa al cero absoluto. Por esta razón, se utiliza para mediciones de estrellas, planetas, agujeros negros, galaxias, regiones del espacio, lugares específicos de la Tierra, explosiones nucleares, etc., y para criogenia.
Ventajas de utilizar la escala de temperatura Kelvin
La escala de temperatura Kelvin comienza en el cero absoluto y proporciona la temperatura real de un objeto, en lugar de una medición relativa a una temperatura secundaria. Por lo tanto, la escala Kelvin es más adecuada para entornos geográficos donde las mediciones son de calor o frío.
