Temperatura

Las escalas 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 devapor se les asignaron 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 osustancias. 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). Latemperatura mínima en esta escala es el cero absoluto,
o 0 K. Se deduce entonces que sólo se requiere asignar un punto
de referencia diferente a cero para establecer la pendiente de esta escala
lineal. Por medio de técnicas de refrigeración poco comunes los científicos
se han aproximado al cero absoluto kelvin (en 1989 lograron alcanzar
0.000000002 K).
Es posible obtener una escala detemperatura de gas ideal si se miden las
presiones de éste dentro del recipiente en dos puntos reproducibles (como los
puntos de hielo y de vapor) y asignar valores adecuados a las temperaturas
en estos dos puntos. Considerando que sólo una recta pasa por dos puntos
fijos en un plano, estas dos mediciones son suficientes para determinar las
constantes a y b en la ecuación 1-8. Entonces la temperaturadesconocida T
de un medio que corresponde a una lectura de presión P se determina de esa
T a bP
CAPÍTULO 1
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ecuación mediante un cálculo simple. Los valores de las constantes serán
diferentes para cada termómetro, dependiendo del tipo y la cantidad de gas
en el recipiente y los valores de temperatura asignados en los dos puntos de
referencia. Si a los puntos de hielo y de vapor se lesasigna el valor 0 °C
y 100 °C respectivamente, entonces la escala de temperatura del gas coincidirá
con la escala Celsius. En este caso el valor de la constante a (que
corresponde a una presión absoluta de cero) se determina como 273.15 °C
sin importar el tipo y la cantidad de gas en el recipiente del termómetro. Es
decir, en un diagrama P-T todas las rectas que pasan por los puntos de datosen este caso cruzan el eje de temperatura en 273.15 °C cuando se extrapolan,
como se ilustra en la figura 1-36. Ésta es la temperatura más baja que se
puede obtener mediante un termómetro de gas, por lo que se puede obtener
una escala absoluta de temperatura de gas al asignar un valor de cero a la
constante a en la ecuación 1-8. En ese caso, la ecuación 1-8 se reduce a T  bP;
por lo tanto,se requiere especificar la temperatura en sólo un punto para
definir una escala de temperatura de gas absoluta.
La escala absoluta de temperatura de gas no es una escala de temperatura
termodinámica, puesto que no se puede usar a muy bajas temperaturas (debido
a la condensación) ni tampoco a muy altas (debido a la disociación e ionización).
Sin embargo, la temperatura de gas absoluta esidéntica a la temperatura
termodinámica en el intervalo en el que es posible usar el termómetro de
gas, con lo cual en este punto se puede considerar a la escala de temperatura
termodinámica como una escala de temperatura de gas absoluta que utiliza
un gas “ideal” o “imaginario” que siempre actúa como un gas de baja presión
sin importar la temperatura. Si existiera tal termómetro de gas, marcaría...