¿Cuál es la relación entre la escala de temperatura Celsius y Kelvin?

Aunque puede estar familiarizado con la noción de temperatura, muchas personas la confunden con el calor. La temperatura es una medida de cuán caliente o fría es una cosa en comparación con otra (su contenido de energía térmica), mientras que el calor es el movimiento de energía térmica entre objetos de varias temperaturas. 

La temperatura generalmente se mide utilizando tres escalas distintas: Fahrenheit (expresado como °F), Celsius (°C) y Kelvin (K). Los termómetros utilizan materiales que se expanden o contraen cuando se calientan o enfrían para detectar la temperatura. Por ejemplo, los termómetros de mercurio o alcohol incluyen un depósito de líquido que se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría, lo que hace que la columna de líquido se alargue o se acorte a medida que varía la temperatura del líquido.

escala Celsius

La escala Celsius es una escala de temperatura introducida por Anders Celsius en 1972. Cuando se introdujo por primera vez, 100 ⁰ se usa para representar el punto de congelación del agua y 0 ⁰ para representar el punto de ebullición del agua. Estos valores se cambian como 0 ⁰ para representar el punto de fusión y 100 ⁰ para representar el punto de ebullición del agua. La escala Celsius también se conoce como escala Centígrada. Esta escala tiene 100 divisiones iguales, cada una de las cuales representa 1 ⁰ C. La temperatura más baja posible en la escala Celsius es -273 ⁰ C obtenida al convertir el cero absoluto de temperatura en Celsius.

• Unidades : ^0C
• El punto de congelación del agua: 0 ⁰ C
• El punto de ebullición del agua: 100 ⁰ C
• Cero absoluto: -273 ⁰ C

escala Kelvin

La escala Kelvin es una escala de temperatura introducida por Lord Kelvin en 1848 basada en principios termodinámicos cuyas propiedades no dependen de ninguna sustancia. El punto de congelación en la escala Kelvin está en el cero absoluto. Esta escala tiene un punto de congelación de 273 K y un punto de ebullición de 373 K. La escala Kelvin también se conoce como la escala SI de temperatura.

• Unidades: K
• El punto de congelación del agua: 273 K 
• El punto de ebullición del agua: 373 K
• Cero absoluto: 0 K

¿Es posible la temperatura Kelvin negativa?

La temperatura más baja que puede tener una sustancia es el cero absoluto. A esta temperatura, las partículas dentro de la sustancia no se pueden mover y cesa el movimiento completo entre las partículas. Dado que el cero absoluto en la escala Kelvin es 0 K y la sustancia no se puede enfriar más, la temperatura Kelvin negativa no es posible, pero hay algunos experimentos en los que los científicos han producido gas con temperatura Kelvin negativa.

¿Qué es la temperatura absoluta?

La temperatura a la cual los átomos y moléculas compuestas tienen menos energía que esa temperatura particular se llama Temperatura Absoluta. Es un punto más allá del cual la sustancia no se puede enfriar y el movimiento de las partículas de gas es cero. También se le puede llamar temperatura termodinámica. Esta temperatura corresponde al cero absoluto de una escala de temperatura.

Ventajas de usar la escala Kelvin sobre la escala Celsius

• El cambio de temperatura en la escala Celsius no da una idea sobre el volumen o la energía cinética de las sustancias porque su temperatura absoluta no es 0.
• Mientras que la escala Kelvin da una idea clara del volumen y la energía cinética de los gases ya que su temperatura absoluta es 0 K.
• La escala Kelvin es termodinámica, mientras que la escala Celsius, por otro lado, no lo es.
• La escala de Kelvin es lineal con cero absoluto.
• Todas las leyes de los gases ideales que involucran la temperatura toman la temperatura de la escala Kelvin, ya que la escala Celsius no depende linealmente del cero absoluto y puede dar resultados falsos.

Relación entre la escala Celsius y la escala Kelvin de temperatura

Tanto la escala Celsius como la escala Kelvin se utilizan para medir la temperatura y se realizan las mismas divisiones de unidades en ambas escalas. La diferencia es que la escala Celsius comienza en 0, mientras que la escala Kelvin comienza en 273. Dado que se realiza el mismo número de divisiones si una unidad de temperatura aumenta en la escala Celsius, lo mismo sucede con la escala Kelvin. La temperatura en la escala Kelvin es igual a la suma de la temperatura en la escala Celsius y el punto de partida de la escala Kelvin (273K).

• Conversión de la temperatura de la escala Celsius a la temperatura de la escala Kelvin: temperatura de la escala Kelvin (K) = 273 + temperatura de la escala Celsius ( ⁰ C)
• Conversión de la temperatura de la escala Kelvin a la temperatura de la escala Celsius: temperatura de la escala Celsius ( ⁰ C) = temperatura de la escala Kelvin (K) – 273

Problemas de muestra

Problema 1. El punto de ebullición de una sustancia ‘X’ es 100 ⁰ C. ¿Cuál es el valor del punto de ebullición de ‘X’ en Kelvin (K)?

Solución:

Dado,

Temperatura del punto de ebullición en la escala Celsius = 100 ⁰ C

Para convertir la temperatura de la escala Celsius a la temperatura de la escala Kelvin, usamos la fórmula,

K = 273 + ⁰ C 

K = 273 + 100C

K = 373 K

El punto de ebullición de ‘X’ en Kelvin es 373K

Problema 2: Convierte 321 K a ⁰ C.

Solución:

Dado,

Temperatura en escala Kelvin = 321 K

Según la relación entre la escala Kelvin y la escala Celsius,

C = k – 273

C = 321 – 273

C = 48 ⁰ C

El valor de la temperatura en la escala Celsius es 48 ⁰ C.

Problema 3: Convertir 90 ⁰ C a Kelvin.

Solución:

Dado,

Temperatura en escala Celsius = 90 ⁰ C

Según la relación entre la escala Kelvin y la escala Celsius,

K = 273 + ⁰ C 

K = 273 + 90C

K = 363 K

El valor de la temperatura en la escala Kelvin es 363 K.

Problema 4: Convertir -67 ⁰ C a Kelvin.

Solución:

Dado,

Temperatura en escala Celsius = -67 ⁰ C

Según la relación entre la escala Kelvin y la escala Celsius,

K = 273 + ⁰ C 

K = 273 + (-67) C

K = 206 K

El valor de la temperatura en la escala Kelvin es 206 K.

Problema 5: Una sustancia ‘A’ hierve a una temperatura de 66,5 ⁰ C y tiene un punto de congelación de -60 ⁰ C. ¿Encuentre el punto de congelación y ebullición de la sustancia ‘A’ en Kelvin?

Solución:

Dado,

Temperatura del punto de ebullición en la escala Celsius = 66,5 ⁰ C

Temperatura del punto de congelación en escala Celsius = -60 ⁰ C

Para convertir la temperatura de la escala Celsius a la temperatura de la escala Kelvin, usamos la fórmula,

K = 273 + ⁰ C 

Punto de ebullición:

K = 273 + 66,5 C

k = 339,5 k

El punto de ebullición de ‘A’ en Kelvin es 339,5 K

Punto de congelación:

K = 273 + (-60) C

k = 213 k

El punto de congelación de ‘A’ en Kelvin es 213 K

Problema 6: Convertir 300 K a ⁰ C.

Solución:

Dado,

Temperatura en escala Kelvin = 300 K

Según la relación entre la escala Kelvin y la escala Celsius,

C = k – 273

C = 300 – 273

C = 27 ⁰ C

El valor de la temperatura en la escala Celsius es 27 ⁰ C.

Problema 7: Convierte 297 K a ⁰ C.

Solución:

Dado,

Temperatura en escala Kelvin = 297 K

Según la relación entre la escala Kelvin y la escala Celsius,

C = k – 273

C = 297 – 273

C = 24 ⁰ C

El valor de la temperatura en la escala Celsius es 24 ⁰ C.