Temperatura, fundamentos de termodinámica

Unidad II. Fundamentos de Termodinámica
2.3 Temperatura
Temperatura y ley cero de la termodinámica.
Aun cuando estamos familiarizados con la temperatura como una medida del "calor" y el "frío", no es fácil ofrecer una definición exacta de este concepto. Con base en nuestras sensaciones fisiológicas, se expresa el nivel de temperatura de modo cualitativo con palabras como frío congelante,frío, tibio, caliente y al rojo vivo; sin embargo, no es posible asignar valores numéricos a temperaturas basándose únicamente en las sensaciones. Además, en ocasiones los sentidos engañan. Una silla metálica, por ejemplo, se sentirá mucho más fría que una silla de madera aun cuando ambas estén a la misma temperatura.

La temperatura de una sustancia en determinado estado de agregación (sólido,líquido o gas) es una medida de la energía cinética promedio de sus moléculas.
Una experiencia común es que una taza de café caliente colocada sobre una mesa se enfríe con el tiempo, y que una bebida fría se entibie en algún momento. Cuando un cuerpo se pone en contacto con otro que está a una temperatura diferente, el calor se transfiere del que está caliente al frío hasta que ambos alcanzan la mismatemperatura. En ese punto se detiene la transferencia de calor y se dice que los dos cuerpos han alcanzado el equilibrio térmico. Para el cual el único requerimiento es la igualdad de temperatura.

La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. R. H. Fowler fue el primero que formuló ynombró la ley cero en 1931.

Escalas de temperatura

Estas escalas permiten usar una base común para las mediciones de temperatura. A través de la historia se han introducido varias y todas se basan en ciertos estados fácilmente reproducibles como los puntos de congelamiento y ebullición del agua, llamados también punto de hielo y punto de vapor, respectivamente.

Las escalas relativas o tambiénllamadas "escalas de dos puntos" están basadas en 2 temperaturas conocidas de sustancias comunes, como el punto de fusión y punto de ebullición del agua (por eso lo de escala 2 puntos).

Las escalas absolutas expresan la temperatura de tal forma que su valor cero, es equivalente al estado ideal de las moléculas de esa porción de materia en estado estático o con energía cinética nula.
Lasescalas de temperatura usadas actualmente en el SI y en el sistema inglés son la escala Celsius (antes llamada escala centígrada; en 1948 se le cambió el nombre en honor de quien la diseñó, el astrónomo sueco A. Celsius, 1702-1744) y la escala Fahrenheit (en honor al fabricante de instrumentos alemán G. Fahrenheit, 1686-1736), respectivamente.

En la primera a los puntos de hielo y de vapor se lesasignaron originalmente los valores de 0 y 100 °C, respectivamente. Los valores correspondientes en la segunda son 32 y 212 °F. Ambas se conocen comúnmente como escalas de dos puntos dado que los valores de temperatura se asignan en dos puntos distintos.

En termodinámica es muy conveniente tener una escala de temperatura independiente de las propiedades de cualquier sustancia o sustancias.Tal escala es la escala de temperatura termodinámica, desarrollada posteriormente junto con la segunda ley de la termodinámica. La escala de temperatura termodinámica en el SI es la escala Kelvin, llamada así en honor a Lord Kelvin (1824-1907), cuya unidad de temperatura es el kelvin, designado por K (no °K; el símbolo de grado se eliminó de forma oficial del kelvin en 1967).

Las escalas detemperatura absoluta tienen su punto cero en la temperatura más baja que creemos puede existir. La escala absoluta que se divide en unidades de grado del mismo tamaño que las de la escala Celsius se denomina escala Kelvin; la escala absoluta que corresponde a las unidades de grado Fahrenheit se denomina escala Rankine, nombrada en honor a William Rankine (1820-1872), cuya unidad de temperatura es...