LA TEMPERATURA Y SU MEDICIÓN
La temperatura es la magnitud que contempla el contenido calórico de un cuerpo; depende del promedio de la vibración de las moléculas. Para medir la temperatura se usan varias escalas: Celsius, Fahrenheit, Kelvin, Ranking, las mas utilizada es la escala Celsius llamadas también centígrados (º C).
Celsius (°C)
En esta escala, al punto de solidificación del agua se le asigna un valor de cero grados, y al punto de ebullición un valor de 100 grados a 1 atmósfera de presión. El espacio en estos valores se divide en 100 partes iguales, correspondiendo cada una de estas divisiones a 1° C; los espacios por encima de 100 y por debajo de 0 están divididos en unidades del mismo valor.
Kelvin ( º K)
El punto de solidificación del agua se le asigna un valor de 273° k y al de ebullición 373° k, entre estos dos valores se hacen 100 divisiones equivalentes a 1°k. Esta escala también se denomina escala absoluta por que no tiene valores negativos de temperatura.
Las escalas kelvin y celsius difieren unicamente en la elección de punto cero. se toma como cero en la escala absoluta de kelvin el cero absoluto de temperatura equivalente a - 273° c.
0º K= - 273 º C
º K = 273 + º C
Fahrenheit ( ºF)
En la escala Fahrenheit, el punto de congelación del agua es de 32 grados, y el de ebullición es de 212 grados; el espacio entre estos valores se divide en 180 partes, cada uno de los cuales corresponde a 1º F.
Como el espacio comprendido entre el punto de ebullición y el punto de congelación del agua esta dividido en 100 intervalos en la escala Celsius y 180 en la escala Fahrenheit, es logico que 100 intervalos Celsius equivalen a 180 intervalos Fahrenheit, o sea que:
100 º C = 180 º F
Ahora bien, el punto de congelación del agua es 0º en la escala Celsius y 32º en la Fahrenheit, o sea:
0º C= 32º F
Por lo tanto:
º F = 9/5 º C + 32
º C = 5/9 (º F – 32)
Rankine ( º R)
Se denomina Rankine a la escala de temperatura que se define midiendo en grados Fahrenheit sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos.
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. La relación entre la temperatura en grados Rankine (°R) y la temperatura correspondiente en grados (°F) Fahrenheit es:
R = F + 459,67
F = R – 459,67
Cero grados Rankine (0 °R) equivalen a −273,15 °C ó 0 K. Para convertir de grados Rankine a Kelvin se multiplica por un factor de 9/5:
°R = (9/5) × K
°K = (5/9) × R
°R = (9/5) × °C + 491,67
°C = (5/9) × °R – 273,15
PROBLEMAS RESUELTOS
Convertir 30 °C y -6 °C en grado Kelvin
· 30 °C a °K
°K = 30°C + 273 = 303 °K
· -6 °C a °K
°K = -6°C + 273 = 267 °K
Convertir 40 °K y 450 °K a grados centígrados
· 40°K a °C
°C= 40°K - 273 = -233 °C
· 450 °K a °C
°C = 450°K - 273 = 177 °C
Expresar -66 °F en grado Rankine y grados Kelvin
· -66 °F a °R
°R= -66 + 460= 394 °R
Temperatura Kelvin = 5/9 x Temperatura Rankine
· 394 °R a °K
°K= 5/9 × 394 °R = 219°K
PROPIEDADES ESPECÍFICAS
1. Las propiedades organolépticas, donde se identifican las sustancias utilizando los sentidos, tal como el color, olor, sabor, solubilidad, brillo, transparencia, dureza.
2. Las propiedades intensivas que no depende de la cantidad de sustancias analizada, por ejemplo, densidad, punto de fusión, punto de ebullición, conductividad eléctrica y conductibilidad del calor.
DENSIDAD: Es la masa de una sustancia por unidad de volumen. Se calcula dividiendo la masa por su volumen. Se expresa en g/cm3 para sólidos y líquidos y en g/ml para gases. La unidad de densidad en el S.I. es el Kg/m3.
D= masa de la sustancia / Volumen de la sustancia.
Por lo tanto, D = m/v
Para medir la densidad de un líquido se emplea un DENSÍMETRO. Los densímetros son unos flotadores graduados de vidrio que llevan en su parte inferior un lastre de perdigones para que floten verticalmente.
Para medir la densidad de un sólido no podemos emplear el densímetro. En este caso debemos medir la masa y el volumen del sólido y a partir de ellos calcular la densidad.
DUCTILIDAD: facilidad para transformarse en hilos. Ejemplo: Cobre.
MALEABILIDAD: capacidad para convertirse en láminas. Ejemplo: estaño.
DUREZA: resistencia que opone un cuerpo a ser rayado. Un cuerpo es más duro que otro si lo raya.
TENACIDAD: Resistencia que opone un cuerpo a romperse. La propiedad opuesta es la:
FRAGILIDAD. Ejemplo: el plomo es muy tenaz y el vidrio es muy frágil.
VISCOSIDAD: Propiedad de los líquidos de circular con dificultad por conductos. En caso contrario nos referimos a FLUIDEZ. Ejemplo: el aceite es menos denso que el agua, pero es más viscoso que ella.
ELASTICIDAD: Facilidad para recuperar la forma primitiva una vez que cesa la fuerza que provoca la deformación. La propiedad opuesta es la PLASTICIDAD. Ejemplos: muelle y plastilina.
PUNTOS DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN: El cambio de estado de sólido a líquido se llama fusión a la temperatura constante a la que se produce punto de fusión. De igual forma si un líquido pasa a estado gaseoso hablamos de ebullición y la temperatura a la que se produce será el punto de ebullición.
CAPILARIDAD Y TENSIÓN SUPERFICIAL: Propiedades de ciertos líquidos originados por las fuerzas de cohesión entre las moléculas del líquido y otros objetos.
Podemos hablar de otras muchas propiedades específicas como el color, conductividad, solubilidad,etc.
PREGUNTA: ¿Cuál es la densidad de una sustancia (sólido o líquido), cuya masa es 2 kg y su volumen es 10 dm3?