Breve historia de las escalas mas usadas para medir la temperatura

Medir la temperatura es relativamente un concepto nuevo. Los primeros científicos entendían la diferencia entre «frío» y «caliente», pero no tenían un método para cuantificar los diferentes grados de calor hasta el siglo XVII. En 1597, el astrónomo Italiano Galileo Galilei inventó un simple termoscopio de agua, un artificio que consiste en un largo tubo de cristal invertido en una jarra sellada que contenía agua y aire. Cuando la jarra era calentada, el aire se expandía y empujaba hacia arriba el líquido en el tubo. El nivel del agua en el tubo podía ser comparado a diferentes temperaturas para mostrar los cambios relativos cuando se añadía o se retiraba calor, pero el termoscopio no permitía cuantificar la temperatura fácilmente.

Varios años después, el físico e inventor Italiano Santorio Santorio mejoró el diseño de Galileo añadiendo una escala numérica al termoscopio. Estos primeros termoscopios dieron paso al desarrollo de los termómetros llenos de líquido comúnmente usados hoy en día. Los termometros modernos funcionan sobre la base de la tendencia de algunos líquidos a expandirse cuándo se calientan. Cuando el fluido dentro del termómetro absorbe calor, se expande, ocupando un volumen mayor y forzando la subida del nivel del fluido dentro del tubo. Cuando el fluido se enfría, se contrae, ocupando un volumen menor y causando la caída del nivel del fluido.

La temperatura es la medida de la cantidad de energía de un objeto (Ver la lección sobre Energía para saber más sobre este concepto). Ya que la temperatura es una medida relativa, las escalas que se basan en puntos de referencia deben ser usadas para medir la temperatura con precisión. Hay tres escalas comúnmente usadas actualmente para medir la temperatura: la escala Fahrenheit (°F), la escala Celsius (°C), y la escala Kelvin (K). Cada una de estas escalas usa una serie de divisiones basadas en diferentes puntos de referencia tal como se describe enseguida.

Fahrenheit

Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) fue un físico alemán que inventó el termómetro de alcohol en 1709 y el termómetro de mercurio en 1714. La escala de temperatura Fahrenheit fue desarrollada en 1724. Originalmente, Fahrenheit estableció una escala en la que la temperatura de una mezcla de hielo-agua-sal estaba fijada a 0 grados. La temperatura de una mezcla de hielo-agua (sin sal) estaba fijada a 30 grados y la temperatura del cuerpo humano a 96 grados. Usando esta escala, Fahrenheit midió la temperatura del agua hirviendo a 212°F en su propia escala. Más tarde, Fahrenheit ajustó el punto de congelamiento del agua hirviendo de 30°F a 32°F, haciendo que el intervalo entre el punto de ebullición y el de congelamiento del agua fuera de 180 grados (y haciendo que la temperatura del cuerpo fuese la familiar de 98.6°F). Hoy en día, la escala Fahrenheit sigue siendo comúnmente usada en Estados Unidos.

Celsius

Anders Celsius (1701-1744) fue un astrónomo suizo que inventó la escala centígrada en 1742. Celsius escogió el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua como sus dos temperaturas de referencia para dar con un método simple y consistente de un termómetro de calibración. Celsius dividió la diferencia en la temperatura entre el punto de congelamiento y de ebullición del agua en 100 grados (de ahí el nombre centi, que quiere decir cien, y grado). Después de la muerte de Celsius, la escala centigrada fue llamanda escala Celsius y el punto de congelamiento del agua se fijo en 0°C y el punto de ebullición del agua en 100°C. La escala Celsius toma precedencia sobre la escala Fahrenheit en la investigación científica porque es más compatible con el formato basado en los decimales del Sistema Internacional (SI) del sistema métrico. Además, la escala de temperatura Celsius es comúnmente usada en la mayoría de paises en el mundo, aparte de Estados Unidos.

Kelvin

La tercera escala para medir la temperatura es comúnmente llamada Kelvin (K). Lord William Kelvin (1824-1907) fue un físico Escosés que inventó la escala en 1854. La escala Kelvin está basada en la idea del cero absoluto, la temperatura teóretica en la que todo el movimiento molecular se para y no se puede detectar ninguna energía (ver la Lección de Movimiento). En teoría, el punto cero de la escala Kelvin es la temperatura más baja que existe en el universo: -273.15ºC. La escala Kelvin usa la misma unidad de división que la escala Celsius. Sin embargo vuelve a colocar el punto zero en el cero absoluto: -273.15ºC. Es así que el punto de congelamiento del agua es 273.15 Kelvins (las graduaciones son llamadas Kelvins en la escala y no usa ni el término grado ni el símbolo º) y 373.15 K es el punto de ebullición del agua. La escala Kelvin, como la escala Celsius, es una unidad de medida estandard del SI, usada comúnmente en las medidas científicas. Puesto que no hay números negativos en la escala Kelvin (porque teoricamente nada puede ser más frío que el cero absoluto), es muy conveniente usar la escala Kelvin en la investigación científica cuando se mide temperatura extremadamente baja.

Aunque parezca confuso, cada una de las tres escalas de temperatura discutidas nos permite medir la energia del calor de una manera ligeramente diferente. Una medida de la temperatura en cualquiera de estas escalas puede ser fácilmente convertida a otra escala usando esta simple fórmula.

 Conceptos Clave

• La temperatura es la medida de la cantidad de energía térmica poseída por un objeto.
• Galileo desarrolló el primero instrumento para medir la temperatura, fue refinado y calibrado por científicos subsiguientes.
• Las escalas Fahrenheit, Celsius y Kelvin son tres diferentes sistemas para la medición de energía térmica (temperatura) basada en diferentes referencias

Las otras escalas que existen para medir temperatura:

 Rankine

Se denomina Rankine (símbolo R) a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos. Esta escala fue propuesta por el físico e ingeniero escocés William Rankine en 1859.

El grado Rankine tiene su punto de cero absoluto a −459,67 °F, y los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit.{\displaystyle R=F+459,67\,}{\displaystyle F=R-459,67\,}{\displaystyle R={\frac {9}{5}}C+491.67\,}

Cero Rankine (0 R) equivale a −273,15 °C o 0 K. Para convertir de Kelvin a Rankin se multiplica por un factor de 9/5:{\displaystyle R={\frac {9}{5}}K\,}{\displaystyle K={\frac {5}{9}}R\,}{\displaystyle R={\frac {9}{5}}(C+273,15)\,}{\displaystyle C={\frac {5}{9}}(R-491,67)\,}

Es usado comúnmente en EE. UU como medida de temperatura termodinámica.

Reamur 

El grado Réaumur (°Ré, °Re) es una unidad de temperatura en desuso. Nombrada en honor de René Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) que la propuso como unidad en 1731.

Un valor de 0° Réaumur corresponde al punto de congelación del agua y 80° Réaumur al punto de ebullición del agua.

Hacia 1730, Réaumur estudió la dilatación del termómetro de alcohol entre el hielo fundente y el agua hirviendo, y descubrió que un volumen de alcohol de 1000 partes pasaba a 1080, por lo que, tomando como fijos estos dos puntos, dividió su escala en 80 partes.

Por ende, a diferencia de las escalas de Celsius o Kelvin, la graduación de este intervalo corresponde a 80° en la regla de Réaumur. Se asemeja a la escala de grados Celsius en cuanto a que 0° Celsius equivale a 0° Réaumur.

Este sistema de temperatura se utiliza en ocasiones para medir la temperatura de los almíbares y los caramelos.

Las conversiones son las siguientes:

• De grado Réaumur a grado Celsius es: {\displaystyle C=1.25*R}
• De grado Réaumur a Kelvin es: {\displaystyle K=1.25*R+273.15\,}
• Relación Celsius, Kelvin, Fahrenheit, Réaumur: {\displaystyle C/5=(F-32)/9=(K-273.15)/5=R/4}

Leiden

La escala Leiden se utilizaba a principios del siglo XX para calibrar indirectamente bajas temperaturas, proporcionando valores convencionales kelvin de la presión de vapor del helio. Esta escala se utilizaba en temperaturas inferiores a -183 °C, el punto fijo de temperatura definido por la Escala International de Temperatura en los años treinta.

Los orígenes de esta escala se remontan aproximadamente a 1894, cuando el laboratorio de criogenia de Heike Kamerlingh Onnes se estableció en Leiden, Holanda.

Informes reconocidos afirman¹​ que esta escala se basa en la escala kelvin, introduciendo una pequeña variante de manera que el punto de ebullición del hidrógeno y del oxígeno sea cero y 70 respectivamente, lo que resulta bastante inverosímil. El oxígeno bajo una atmósfera estándar hierve a una temperatura que oscila entre 90.15 y 90.18 K. En el caso del hidrógeno depende de la variedad molecular. El punto de ebullición es de 20.390 K para lo que se considera hidrógeno «normal» (compuesto por un 75% de orto-hidrógeno y un 25% de para-hidrógeno) y 20.268 K en el caso de para-hidrógeno. Según esta hipótesis, el cero absoluto correspondería a -20.15 ÐL.²​

Newton

Alrededor de 1700, Newton estudió las propiedades del calor. Desarrolló una primera escala de temperatura cualitativa, que incluía veinte puntos de referencia: desde «aire frío de invierno» hasta «carbones ardientes en el fuego de la cocina» . Este enfoque, bastante crudo y lleno de problemas, no satisfizo a Newton. Sabía que la mayoría de las sustancias se expanden cuando se calientan, por lo que tomó un recipiente de aceite de linaza y midió el cambio en el volumen que ocurrió en los diversos puntos de referencia en su báscula. Descubrió que un litro de aceite de linaza, medido a la temperatura a la que se derrite la nieve, crece a 1.0725 litros a la temperatura del agua hirviendo. Después de estos experimentos, definió «grado cero» como el punto de fusión de la nieve, y «33 grados» como la temperatura del agua hirviendo (de hecho, Newton habló de calor y no de temperatura, dentro de una terminología primitiva y termodinámica). Llamó a este instrumento termómetro. La escala de Newton más tarde no encontró aplicaciones, excepto para inspirar a otros físicos que encontraron otras escalas de medición más exitosas. La unidad de la escala de Newton es igual a 100/33 (poco más de tres veces) de un grado Celsius y también tiene el mismo cero que la escala Celsius. Entonces, la conversión (aproximada) es muy simple: la temperatura en grados de Newton es la temperatura en grados Celsius dividida por 3. El símbolo utilizado para indicar grados en la escala de Newton es °N.

Delisle

La escala Delisle es una forma de medir temperatura concebida en 1732 por el astrónomo francés Joseph-Nicolas Delisle (1688-1768).

Sus unidades son los grados Delisle, se representan con el símbolo °D y cada uno vale −2/3 de un grado Celsius o Kelvin. El cero de la escala está a la temperatura de ebullición del agua y mide 150 °D para la fusión del agua, va aumentando según descienden las otras escalas hasta llegar al cero absoluto a 559,725 °D.

Los termómetros de mercurio construidos por Delisle contaban con 2400 graduaciones y fueron bastante usados en la Rusia del siglo XVIII.

Romer

Rømer es una escala de temperatura en desuso que fue propuesta por el astrónomo danés Ole Christensen Rømer en 1701.¹​

En esta escala, el cero es inicialmente la temperatura de congelación de la salmuera. El punto de ebullición del agua está en 60°. Rømer vio que el punto de congelación del agua quedaba a casi un octavo de este valor (7,5 grados), y usó este valor como otro punto de referencia. La unidad de medida en esta escala, el grado Rømer, equivale a 40/21 de un Kelvin (o de un grado Celsius). El símbolo del grado Rømer en ocasiones puede ser °R pero para evitar confusiones con el Rankine (R) y los grados Réaumur (°Ré), se utiliza el símbolo °Rø.

Una historia plausible en relación con la creación de la escala Fahrenheit es que Daniel Gabriel Fahrenheit, conoció la existencia de la escala de Rømer, y fue a visitarlo en 1708; mejoró la escala, incrementando el número de divisiones por un factor de cuatro; quedando establecida como la escala Fahrenheit, en 1724.

reconocimiento: imagen: https://blog.beamex.com/es/unidades-de-temperatura-y-sus-conversiones