La temperatura nos permite saber si un cuerpo está más caliente o más frío que otro. Esta sensación es el origen del concepto de temperatura. Para medir la temperatura de un cuerpo tenemos los termómetros. Hay muchos tipos, pero la mayoría se basa en que cuando cambia la temperatura de un cuerpo, éste se dilata o se contrae. En CurioSfera-Ciencia.com, te explicamos qué es la temperatura y cómo se mide.
Ver qué es el calor
¿Qué es la temperatura?
La temperatura es la magnitud con que determinamos el nivel térmico de un cuerpo. Las unidades para medir esta magnitud se llaman grados.La temperatura no es una magnitud como la longitud o el tiempo. Las temperaturas no se pueden sumar como los centímetros o los segundos.
Si un cuerpo mide 10 cm y otro 15 cm, cuando los ponemos uno al lado del otro tenemos una longitud total de 25 cm. Pero si un cuerpo está a 10 grados y otro a 15 grados, cuando los juntamos no se obtiene una temperatura de 25 grados. Lo que sucede es que el más caliente cede calor al más frío y al cabo de un rato la temperatura está entre 10 y 15 grados (la temperatura final dependerá de la masa de cada cuerpo y de la capacidad de ceder y de captar el calor).
La sensación térmica
Para comprender qué es la sensación térmica, basta con realizar un sencillo experimento. Rellena dos recipientes, uno con agua fría del grifo, y el otro con agua tibia. Mete una mano dentro del agua fría y tendrás la sensación del frío, pero si se la mantienes en remojo un rato, lentamente irás perdiendo esa sensación.
Cuando te haya pasado esto, pon las dos manos en el recipiente de agua tibia. Notarás dos sensaciones muy diferentes: en una mano tendrás la sensación de frío y en la otra de calor.Así pues, la sensación térmica que notas no depende del verdadero «nivel térmico» de un cuerpo, sino de la diferencia entre los niveles térmicos de nuestro cuerpo y del cuerpo que tocamos.
Si nosotros estamos más calientes y cedemos calor, notamos la sensación del frío. Pero si ocurre al contrario, notamos que el cuerpo está caliente.
Cómo se mide la temperatura
Para poder medir la temperatura de un cuerpo se emplea el termómetro. Un instrumento provisto de una escala de temperatura para indicar a cuantos grados de temperatura está un cuerpo. Una escala de temperatura define el valor que debe tener cada grado. Hay varias escalas diferentes y cada una está definida con un grado diferente.
Las tres escalas más utilizadas actualmente son la de los grados centígrados (escala centígrada), la de los grados Kelvin (escala de Kelvin) y la de los grados Fahrenheit (escala Fahrenheit). Pero aquí sólo nos referiremos a los grados centígrados, que se indican así: ° C.
Con el fin de construir la escala centígrada se toma como base el punto de congelación y el punto de ebullición del agua. Al primero le asignamos el valor de 0 ° C y el segundo el valor de 100 ° C. Observa que entre 0 y 100 hay cien unidades, es decir, a cada unidad le corresponde un grado.
El termómetro
Un termómetro se construye con un líquido que se dilata fácilmente cuando aumenta la temperatura. Para graduar la escala centígrada se introduce el termómetro primero en una mezcla de agua y hielo y se marca 0 ° C, y luego se pone en agua hirviendo y se marca la señal de los 100 ° C.Entre ambas medidas, entre el 0 y el 100, se hacen cien divisiones iguales. Cada división corresponde a 1 grado centígrado.
Para poder utilizar un líquido en la construcción de termómetros, este debe satisfacer las siguientes condiciones:
- Que no pierda el estado líquido entre las temperaturas máxima y mínima del termómetro, es decir, que el líquido no se congele ni se ponga a hervir.
- Que cuando aumente la temperatura, se dilate visiblemente y de una manera constante.
Estas dos condiciones de los líquidos de los termómetros tienen una explicación muy sencilla. ¿Qué pasaría si el líquido se pusiera a hervir cuando usáramos un termómetro? ¿Podríamos utilizar un termómetro con un líquido que tuviera una dilatación tan pequeña que prácticamente no subiera cuando aumentara la temperatura?.
Los líquidos más utilizados para medir la temperatura entre -20 ° C y 100 ° C son el mercurio y el alcohol.
Tipos de termómetros
Casi todos los termómetros funcionan con líquidos. Pero hay algunos que utilizan sustancias diferentes como son los metales sólidos. Así pues, hay dos clases fundamentales de termómetros: los que marcan la temperatura a partir de la dilatación de un líquido y los que utilizan la dilatación de un metal sólido.
Termómetros de líquidos
Dentro del tipo de termómetros líquidos, encontramos dos clases: los de indicación variable y los termómetros de máxima y mínima.
Termómetros de indicación variable
Los termómetros que solemos ver colgados en las paredes y que sirven para indicar la temperatura de los lugares donde están situados llaman termómetros de indicación variable.
Coge un termómetro de indicación variable y míralo con atención. Verás que está constituido por dos partes principales: un depósito y una columna de vidrio transparente. Observa, también, que el depósito está lleno de mercurio o de alcohol teñido de rojo.Estos termómetros funcionan de una manera muy sencilla. Cuando aumenta la temperatura, el líquido se dilata y sube por la columna de vidrio, y al revés, cuando la temperatura baja, el líquido se contrae y baja.
Termómetros de máxima y mínima
Hay algunos termómetros que dejan marcadas las temperaturas máximas y mínimas que se han alcanzado en un lugar determinado. Aunque la temperatura varíe, sólo dejan constancia de la máxima y la mínima mediante unos índices que permanecen quietos en las medidas extremas.
Puedes ver en la imagen de un termómetro de máxima y mínima que los dos índices son unas piezas metálicas pequeñitas que el alcohol no se las lleva pero el mercurio sí.Cuando el calor aumenta, el alcohol del depósito se dilata y la columna de mercurio baja por el canal izquierdo y sube por el de la derecha, arrastrando el índice de máxima.
Cuando disminuye la temperatura, el alcohol se contrae dentro del depósito, el mercurio sube por el canal de la izquierda, pero el índice de máxima se queda quieto en el lugar donde la había dejado el mercurio.De esta manera queda registrada la temperatura máxima alcanzada. Igualmente, el índice de la mínima se queda fijado donde el mercurio la ha arrastrado cuando bajaba la temperatura hasta el mínimo.
Termómetros de metales sólidos
Este tipo de instrumento se denomina termómetro bimetálico. Seguramente has visto que muchos coches tienen termómetros para indicar la temperatura que hace dentro. ¿Crees que estos termómetros funcionan con líquido? Evidentemente no.
La temperatura no se indica por medio de una columna de líquido, sino mediante una aguja que se mueve cuando cambia el nivel térmico del lugar donde se aplica.Los termómetros de este tipo son circulares. Pero, ¿cómo funcionan? Aprovechan la dilatación diferente que tienen las láminas de dos metales distintos (generalmente cobre y hierro) que están soldados entre ellos.
El cobre y el hierro no se dilatan por igual. Si aumenta la temperatura, la lámina de cobre se estira más que la del hierro, y la lámina bimetálica se dobla hacia la derecha. Si la temperatura disminuye, ocurre lo contrario. Este movimiento se comunica por medio de un juego de palancas a una aguja, que indicará la temperatura sobre la escalera circular.
¿Cómo afecta la temperatura al aire?
Ya sabes que la fuente principal de calor es el Sol. Ahora bien, ¿podemos decir que el Sol es el que calienta el aire de nuestra atmósfera? Si fuera así, ¿no sería más lógico que las capas altas del aire estuvieran más calientes y las más cercanas a la tierra más frías?
Ya sabes por experiencia que la cosa es exactamente a la inversa. El aire es más frío en la cima de las montañas que al fondo de los valles o en las tierras bajas. Ocurre que los rayos solares atraviesan el aire casi sin calentarlo.
El aire hace como el cristal: deja pasar el calor sin retenerla. Pero cuando llega a la superficie de la tierra, el calor es absorbido y la tierra se calienta. Entonces el suelo vuelve a transmitir el calor hacia el aire por radiación, radiación que es absorbida por la atmósfera. Es decir, el aire recibe el calor de forma indirecta.
¿Qué pasa cuando un cuerpo se calienta? Se dilata, o sea, aumenta de volumen. El aire también se dilata al calentarse, y cuando su volumen aumenta se hace menos denso, más ligero, y sube hacia las capas altas de la atmósfera.
Cuando llega a las capas altas, como que están más frías, el aire también se enfría y se contrae y, por esta razón, se hace más pesado y vuelve a bajar hacia las capas bajas.Esta circulación, que se origina por razón del calor que irradia el suelo, afecta la formación de los vientos y, en general, toda la dinámica de la atmósfera.
¿Cómo afecta la temperatura a los seres vivos?
El ritmo anual de las estaciones influye muchísimo en la vida de los animales y los vegetales, para que éstos deben adaptarse al cambio periódico de las temperaturas y del clima.
Algunos animales, en invierno, permanecen en estado de hibernación, es decir, duermen y están en una vida latente, por lo que no necesitan alimentarse.Hay muchos insectos que pasan el invierno en forma de crisálidas, rodeados de una sustancia protectora y totalmente inmóviles. Esta es otra forma de hibernación.
Los vegetales también tienen sus maneras de protegerse del frío. Cuando llega el invierno, hay que pierden la parte aérea y sólo conservan viva la parte que tienen bajo tierra, subterránea, que vuelve a surgir cuando llega la primavera.
Hay otras plantas que, con el frío, se mueren, pero dejan las semillas en la tierra, protegidas cuidadosamente para que el frío no las dañe. Cuando vuelve a venir el buen tiempo, estas semillas renacen y originan una generación nueva de plantas.
Qué es la temperatura resumen
- La temperatura es la magnitud que indica el nivel térmico de un cuerpo.
- El termómetro es el aparato que utilizamos cuando queremos saber la temperatura.
- Un grado centígrado (1 ° C) es la centésima parte de la escala que tiene el cero en el punto de congelación del agua y el 100 en el punto de ebullición del agua.
- Hay termómetros de líquido y termómetros metálicos.
- El calor proviene del Sol, pero el aire sólo absorbe la que proviene del suelo.
- El aire caliente sube y el aire frío baja. Este es el origen de los vientos y los cambios atmosféricos.
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