temperatura y Ley cero

Cada sistema se puede caracterizar mediante variables que determinan su estado, la relación de estas variables determinará alguna función matemática que permitirá determinar el estado futuro o pasado del sistema termodinámico.

Las variables pueden ser extensivas como la energía interna, la entropía, el volumen, composición molar... cuyo valor depende de la masa o tamaño del cuerpo y son aditivas. Por lo general el cociente de dos magnitudes extensivas da como resultados una intensiva como es el caso de la densidad = masa / volumen.

Las magnitudes intensivas son aquellas que no dependen de la cantidad masa como la temperatura, la presión, la velocidad, el volumen específico, la densidad...

La temperatura desde un punto de vista microscópico es una medida de la energía cinética promedio de las partículas del sistema. Esta energía cinética considera la energía cinética de rotación, vibración y traslación de las moléculas. Para mayor profundización véase teoría cinética de los gases.

Las escalas de temperatura están basada en un fenómeno físico que por comodidad ha sido la temperatura del punto equilibrio entre hielo y vapor de agua saturado a presión atmosférica normal (punto de congelación) y el punto de equilibrio entre agua liquida y su vapor a presión de 1atm (punto de ebullición). En la escala Celsius asignó respectivamente el número 0 y 100, mientras que en la escala Fahrenheit estos puntos son 212 y 32, y en la escala absoluta 273,15 y 373,15 respectivamente.

Uno de los termómetros usados para definir escalas de temperatura es el termómetro de gas a volumen constante (TGVC) siguiendo los pasos:

1. Se recopilan las lecturas de presión para el punto de congelación y ebullición del agua.
2. Se dividen estas lecturas en 100 porciones, se le asigna 0 al punto de congelación y 100 al punto de ebullición. Esta es la llamada escala CELSIUS.
3. Sin embargo, tiene más sentido dejar el cero en la escala de temperatura cuando la presión tiende a ser cero. Por lo tanto se puede extrapolar el cero en P, este será el punto donde la temperatura es cero. Esto funciona si es que el volumen se mantiene constante. Luego el punto de congelación del agua es de 273.15 divisiones desde el cero y el punto de ebullición 373.15 divisiones desde el cero.

Esta nueva escala de temperatura se llama KELVIN, es la oficial del sistema internacional de medidas. El 0 K llamado el cero absoluto tiene una equivalencia de -273.15 ºC . 0 K esta a 273,16 divisiones más abajo del punto triple. Por lo tanto 273,16 K es el punto triple del agua, el cual equivale a 0,01 ºC.

La imagen de la derecha muestra la divisiones para las tres escalas de temperatura más usadas. Vamos a encontrar una ecuación para transformar de grados Celsius a Fahrenheit, para ello procedemos de la siguiente manera:

• Suponiendo que el capilar y los tres termómetros de la derecha son iguales a excepción por sus escalas, la longitud que hay entre 0 y 100 es la misma que de 32 a 212.
• Para una temperatura Tc en grados Celsius le corresponde una Tf, pero sigue siendo esta longitud siendo igual, son distintos los números asignados. Así tenemos que Tc-0 debe estar en la misma razón que Tf-32

De	a	Fórmula
Fahrenheit	Celsius	{\displaystyle C=(F-32)/1,8\!}
Celsius	Fahrenheit	{\displaystyle F=1,8C+32\,\!}
Fahrenheit	Kelvin	{\displaystyle K=(F-32)/1,8+273,15=(F+459,67)/1,8\,\!}
Kelvin	Fahrenheit	{\displaystyle F=1,8(K-273,15)+32={\frac {9}{5}}K-459,67\,\!}
Fahrenheit	Rankine	{\displaystyle Ra=F+459,67\,\!}
Rankine	Fahrenheit	{\displaystyle F=Ra-459,67\,\!}
Fahrenheit	Réaumur	{\displaystyle Re={\frac {(F-32)}{2,25}}\,\!}
Réaumur	Fahrenheit	{\displaystyle F=(2,25)Re+32\,\!}

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