Temperatura
La temperatura mide el grado de agitación térmica de las partículas de un cuerpo y se expresa en kelvin, Celsius o Fahrenheit.
La temperatura es una magnitud física que indica el grado de agitación térmica de las partículas de un cuerpo: cuanto mayor es la energía cinética media de sus átomos y moléculas, mayor es su temperatura. Determina, además, en qué sentido fluye el calor: siempre del cuerpo más caliente al más frío.
¿Qué es la temperatura?
Nuestras sensaciones de «frío» y «caliente» son subjetivas y poco fiables: una barandilla metálica y un trozo de madera a la misma temperatura nos parecen distintos. La física la define de forma objetiva. A escala microscópica, la temperatura es proporcional a la energía cinética media del movimiento aleatorio de las partículas. Para un gas ideal monoatómico:
donde k = 1,380649 × 10⁻²³ J/K es la constante de Boltzmann y T la temperatura absoluta en kelvin. Temperatura y calor no son lo mismo: la temperatura describe el estado de un cuerpo, mientras que el calor es la energía que se transfiere entre cuerpos por una diferencia de temperatura.
Equilibrio térmico y principio cero
Si dos cuerpos con distinta temperatura entran en contacto, intercambian energía hasta alcanzar la misma temperatura: el equilibrio térmico. El principio cero de la termodinámica establece que si A está en equilibrio con C y B también lo está con C, entonces A y B lo están entre sí. Esa propiedad es la que permite que un termómetro funcione.
Escalas de temperatura
| Escala | Símbolo | Fusión del hielo | Ebullición del agua (1 atm) |
|---|---|---|---|
| Kelvin (SI) | K | 273,15 K | ≈ 373,15 K |
| Celsius | °C | 0 °C | ≈ 100 °C |
| Fahrenheit | °F | 32 °F | 212 °F |
El kelvin es la unidad del SI y su origen, 0 K, es el cero absoluto: el límite teórico donde cesaría el movimiento térmico (−273,15 °C). Es una escala absoluta, por lo que no admite valores negativos, y es la que se usa en las ecuaciones de la termodinámica. Desde 2019 el kelvin se define fijando el valor de la constante de Boltzmann.
La escala Fahrenheit, propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724, se usa todavía en Estados Unidos. Los grados Celsius y kelvin tienen el mismo tamaño; el Fahrenheit es 1,8 veces menor.
¿Cómo se mide la temperatura?
- Termómetros de líquido: aprovechan la dilatación de un líquido (alcohol coloreado) en un capilar.
- Termómetros bimetálicos: dos metales con distinta dilatación se curvan al calentarse (termostatos).
- Termopares: dos metales unidos generan una pequeña tensión que depende de la temperatura; cubren un rango amplio.
- Termistores y sensores digitales: la resistencia eléctrica cambia con la temperatura.
- Pirómetros y termómetros infrarrojos: miden la radiación emitida sin contacto.
Efectos de la temperatura
- Dilatación: los cuerpos suelen aumentar de tamaño al calentarse.
- Cambios de estado: fusión, vaporización, solidificación, etc.
- Cambios en la presión de un gas a volumen constante.
- Radiación térmica: todo cuerpo emite radiación, cuyo color depende de su temperatura (al rojo, al blanco…).
- Variaciones de la resistencia eléctrica de los materiales.
Algunas temperaturas de referencia
| Situación | Temperatura aproximada |
|---|---|
| Cero absoluto | 0 K (−273,15 °C) |
| Fondo cósmico de microondas | ≈ 2,7 K |
| Cuerpo humano | ≈ 36,5 – 37 °C |
| Superficie del Sol | ≈ 5 800 K (unos 5 500 °C) |
Ejercicios resueltos
1. Expresa la temperatura corporal normal, 37 °C, en kelvin y en grados Fahrenheit.
K = 37 + 273,15 = 310,15 K. °F = 37 × 9/5 + 32 = 66,6 + 32 = 98,6 °F
2. ¿A qué temperatura coinciden las escalas Celsius y Fahrenheit?
x = 1,8x + 32 → −0,8x = 32 → x = −40: −40 °C = −40 °F.
3. Calcula la energía cinética media de traslación de una molécula de un gas ideal monoatómico a 300 K.
E = (3/2)·k·T = 1,5 · 1,380649 × 10⁻²³ · 300 → E ≈ 6,21 × 10⁻²¹ J
4. Convierte 77 °F a grados Celsius.
°C = (77 − 32) × 5/9 = 45 × 5/9 → 25 °C
Preguntas frecuentes
¿Qué mide la temperatura?
Mide el grado de agitación térmica de las partículas de un cuerpo, es decir, su energía cinética media a escala microscópica.
¿Cuál es la diferencia entre temperatura y calor?
La temperatura es una propiedad de un cuerpo; el calor es la energía que se transfiere entre dos cuerpos debido a una diferencia de temperatura.
¿Qué es el cero absoluto?
Es la temperatura de 0 K (−273,15 °C), el valor mínimo teórico, en el que las partículas tendrían la mínima energía posible. No se puede alcanzar en la práctica.
¿Cuál es la unidad de temperatura en el SI?
El kelvin (K). Se usa junto con el grado Celsius (°C), que tiene el mismo tamaño pero distinto origen.
Referencias
- Çengel, Y. A. y Boles, M. A. Termodinámica. McGraw-Hill.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). El Sistema Internacional de Unidades (SI), 9.ª edición.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Temperatura». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/temperatura/
