Kelvin: Introduction (Español)
una celda de triple punto.
La temperatura es una de las mediciones más importantes y ubicuas en la vida humana. Durante siglos, hemos mejorado continuamente los sistemas, tecnologías, métodos y unidades utilizados para cuantificarlo y expresarlo. Ahora, la siguiente etapa de ese proceso ha tenido lugar. El kelvin (K) — La unidad SI de temperatura-ahora tiene una definición radicalmente nueva.,
en la vida diaria, la escala de temperatura Kelvin — llamada así por el célebre físico británico Lord Kelvin (1824-1907) — rara vez hace una aparición. La gente está más familiarizada con las escalas Fahrenheit y Celsius, que se utilizan para la mayoría de las mediciones prácticas de temperatura, como en pronósticos meteorológicos, preparación de alimentos, fabricación, etc. Históricamente, ambas escalas se centran alrededor de puntos definidos como el punto de fusión del hielo, la temperatura del cuerpo humano o el punto de ebullición del agua.
la unidad kelvin no se expresa en grados como Celsius o Fahrenheit., Se utiliza por sí mismo para describir la temperatura. Por ejemplo, «el mercurio pierde toda la resistencia eléctrica a una temperatura de 4,2 Kelvin.
un cambio de un kelvin es la misma cantidad de cambio de temperatura que un grado Celsius, pero la escala Kelvin es » absoluta «en el sentido de que comienza en el cero absoluto, o lo que Kelvin y otros científicos llamaron «frío infinito».»(0 K = -273.15 grados C = -459.67 grados F. La temperatura ambiente es de aproximadamente 70 grados F, 21 grados C o 294 K.,)
el concepto de una escala de temperatura absoluta es poderoso; es diferente a la simple temperatura relativa, en la que se habla de objetos que son más calientes o más fríos que otra cosa. La temperatura termodinámica absoluta de un objeto proporciona información sobre cuánta energía media de movimiento (energía cinética) tienen sus átomos y moléculas.
un apartado importante: según la física clásica del siglo XIX, el movimiento se detiene completamente en el cero absoluto., Pero de acuerdo con la teoría cuántica introducida en el siglo 20, la materia tiene movimiento aleatorio en el cero absoluto, llamado «movimiento de punto cero», gracias a un concepto cuántico conocido como el principio de incertidumbre de Heisenberg, que dicta que la posición y el momento de un objeto no pueden conocerse con total certeza al mismo tiempo. El movimiento de punto cero no se considera movimiento impulsado por calor (térmico) y por lo tanto no es parte de la definición de temperatura termodinámica o absoluta. En el cero absoluto el único movimiento que existe es el movimiento cuántico-mecánico del punto cero.,
la escala de Kelvin se utiliza ampliamente en la ciencia, particularmente en las ciencias físicas. En la vida cotidiana, se encuentra más a menudo como la «temperatura de color» de una lámpara. Una bombilla incandescente antigua, que emite luz amarillenta, tiene una temperatura de color de aproximadamente 3,000 K. dicho de otra manera, esto significa que su espectro amarillento se asemeja mucho a lo que un objeto caliente a una temperatura de 3,000 K radiaría naturalmente., Una lámpara con una temperatura de color de 5,000 K a 5,600 K, que contiene más luz azul, generalmente se etiqueta como «luz diurna» o «espectro completo» porque la temperatura de la superficie del sol es de aproximadamente 5,800 K. muchas luces LED recién disponibles caen dentro de este rango o van incluso más arriba.
en 1954, el kelvin se definió como igual a la fracción 1⁄273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua, el punto en el que el agua, el hielo y el vapor de agua coexisten en equilibrio., Esa es una valiosa referencia común porque, para una formulación precisa del agua a una presión específica, el punto triple siempre ocurre exactamente a la misma temperatura: 273.16 K.
extrapolar de la temperatura del punto triple del agua a temperaturas muy altas o muy bajas es problemático; por lo tanto, por acuerdo internacional, se especifican otros 21 puntos definitorios, que van desde el punto de congelación del helio hasta el punto de congelación del cobre.,
sin embargo, el kelvin ha sido redefinido en términos de la constante de Boltzmann, que relaciona la cantidad de energía termodinámica en una sustancia con su temperatura. Cuando se aprobó el SI revisado en noviembre de 2018, la nueva definición se convirtió en:
el kelvin, símbolo K, es la unidad SI de temperatura termodinámica; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la constante de Boltzmann para que sea exactamente igual a 1.380649 × 10-23…J K-1.
si eso parece un trabalenguas, ¡no te equivocarías!, Para comprender mejor el contexto y el significado de esta redefinición histórica, es útil aprender más sobre el pasado, presente y futuro de la medición de la temperatura.