TEMPERATURA

TEMPERATURA.

Todos sabemos intuitivamente de qué estamos hablando. Por medio del tacto notamos la temperatura al tocar un cuerpo ya que unas terminaciones nerviosas situadas en la piel se encargan de ello.

Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas.

En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades  algunas se mueven rápido y otras más lentamente. Las partículas se desenlazan y vibran libres,  rotan,  chocan entre si y contra las paredes del recipiente. Este estado de la materia se llama gaseoso.

El gas trata de ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene,  trata de expandirse.  En un gas la temperatura es una magnitud (algo que podemos medir) que se relaciona con la medida de la velocidad media con que se mueven las partículas (energía cinética o nivel de agitación).  La temperatura no depende del número de partículas que se mueven sino de su velocidad media,  a mayor temperatura mayor velocidad media.

No depende por tanto de la masa total del cuerpo, si dividimos un cuerpo con una temperatura "T" en dos partes desiguales las dos tienen la misma temperatura.

La temperatura es una magnitud que refleja el nivel térmico de un cuerpo (su capacidad para ceder energía calorífica). Calor es la energía que pierde o gana en ciertos procesos (es un flujo de energía entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas).

Nivel térmico,  es el nivel de agitación. Comparando los niveles térmicos sabemos hacia donde fluye el calor.

La temperatura refleja el nivel térmico de un cuerpo e indica el sentido en que fluye el calor.

A raíz de estas propiedades que tiene todo cuerpo, y en función de poder analizar sus propiedades, se crearon ciertas formas de medir el calor que cede o que recibe, (frio, caliente) y se llaman escala, medidas de temperatura.

 

ESCALAS DE TEMPERATURA.

LOS GRADOS FAHRENHEIT (°F) son una unidad de temperatura cuyo nombre proviene del físico alemán Gabriel Fahrenheit. En la escala de temperatura Fahrenheit el punto de congelación del agua es de 32 ºF  y el punto de ebullición es de 212 ºF, desplazando los puntos de ebullición y fusión del agua en 180 ºF. Cero grados Fahrenheit indican la temperatura Fahrenheit mínima que se obtiene con la mezcla de hielo y sal.                                  

LOS GRADOS CELSIUS (°C) son una unidad de temperatura cuyo nombre proviene del astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744) quien primero lo propuso. La escala de temperatura Celsius fue diseñada de tal modo que el punto de congelación del agua fuesen 0 ºC y el punto de ebullición 100 ºC,  a presión atmosférica estándar. Ya que hay cien medidas entre estos dos puntos de referencia el término original para este sistema fue centígrados (100 partes). Los puntos fijos (congelación y ebullición del agua) de las escalas Celsius y Fahrenheit son respetivamente:

Celsius.              0 – 100                    100 grados en la Celsius

      Fahrenheit.       32 – 212                   180 grados en la Fahrenheit.

El intervalo de 100 grados en la Celsius equivale a 180 en el Fahrenheit. Por consiguiente indicando por ºC y F el mismo intervalo de temperatura en las dos escalas se cumplirá:

C/100, si suprimo un 0 es igual a 10/2 =  C/5,  que es igual a   F/180 si suprimo un 0 es igual a 18/2 = F/9
Ó los dos equivalentes:                                 F = 9/5 x C + 32   y   C = 5/9 x F - 32
Si lo que queremos es la equivalencia de una temperatura  en ambas escalas tendremos que tener en cuenta que el 0 Celsius se corresponde al 32 Fahrenheit y entonces tendremos que  llamarlos, temperatura en Celsius (tC)  y temperatura en Fahrenheit  (tF)  a  la misma  temperatura en ambas escalas:

tF  =   9/5 x tC + 32 =  ºF

     tC  =  5/9 x (tF  -  32)  =  ºC

Así  por ejemplo,  si la temperatura en una ciudad es 30 º C y queremos saberla en Fahrenheit  haremos:

tF = 9/5 x 30 ºC + 32 ºF  =  54 + 32  =  86 ºF.

Así  por ejemplo,  si la temperatura en una ciudad es 86 ºF  y queremos saberla en Celsius haremos:

tC = 5/9 x (86 – 32)    = ºC

                      (54)        = ºC

                                                                      tC = 5/9  x       54          =  30 ºC

Pero para tener mayores posibilidades de cómo medir la temperatura, veamos este otro ejemplo:

Ejemplo, serían  cálculos  mentales  de ºC a ºF:

1.      9/5 = 1.8

2.      Duplica los ºC (se x por 2).

3.      Se multiplica por 1/10, el numero duplicado, y se le suma 32.

Eje: 30 ºC a ºF

1.      30 x 2 = 60.

2.      60 x 1/10 = 60/10 = 6

3.      60 – 6 = 54

4.      54 + 32 =  86 ºF

La conversión de grados Celsius a grados Fahrenheit  y viceversa son unos de los sistemas de medición de temperatura  más comunes y usados  mundialmente, y  en el sistema   internacional de medidas,   los grados Kelvin, por su gran utilidad  en los procesos industriales. Hay otros sistemas de medidas de temperatura como, Rankine, Réaumur, que en sus debidos momentos y lugares  se utilizaran, y que solo nos limitaremos a conocerlos.

KELVIN. Matemático y  Físico Ingles, el dice que la unidad de temperatura del Sistema Internacional, es igual                       al grado centígrado, pero en la escala de temperatura absoluta el 0 está fijado en -273,16°C. (Símb. K).

En la escala Kelvin, la escala termodinámica de temperaturas más empleada (Sistema. Internacional),                          el cero se define como el cero absoluto de temperatura, es decir, -273,15 °C.

La magnitud de su unidad, llamada kelvin se simbolizada por K, se define como igual a un grado Celsius.

RANKINE. 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. 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. 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

Usado comúnmente en EE.UU como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad científica las medidas son efectuadas en Sistema Internacional de Unidades, por tanto la temperatura es medida en Kelvin (K).

RÉAUMUR  (°Ré,  °R) es una unidad de temperatura en desuso. Nombrada en honor de René Antoine Ferchault de Réaumur que la propuso como unidad en 1731.

Un valor de 0° Réaumur corresponde al punto de congelación del agua, y 80° Reaumur al punto de ebullición del agua. De por si, a diferencia de las escalas de Celsius o Kelvin, la graduación de este intervalo corresponde a 80º en la regla de Réaumur.

Esta escala se asemeja a la escala de grados Celsius en cuanto a que 0º Celsius equivale a 0º Réaumur.

Este sistema de temperatura es utilizado en ocasiones para medir la temperatura de los almíbares y los caramelos.

FORMULAS DE CONVERSION DE UNA ESCALA A OTRA.

CONVERSION DE ESCALA	A ESCALA	FORMULA Y OPERACION
Fahrenheit	Celsius	°C = (°F - 32) / 1.8
Celsius	Fahrenheit	°F = °C × 1.8 + 32
Fahrenheit	kelvin	K = (°F + 459.67) / 1.8
kelvin	Fahrenheit	K = (°F + 459.67) / 1.8
Fahrenheit	Rankine	°Ra = °F + 459.67
Rankine	Fahrenheit	°Ra = °F + 459.67
Fahrenheit	Réaumur	°Ré = (°F - 32) / 2.25
Réaumur	Fahrenheit	°F = °Ré × 2.25 + 32

ESCALA DE LAS PRINCIPALES MEDIDAS EN GRADOS.

                                       ESCALA KELVIN              ESCALA CELSIUS                   ESCALA

                                          O ABSOLUTA                    O CENTIGRADA               FAHRENHEIT

La transferencia de calor, es el proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura.

El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción, aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

CALOR ESPECÍFICO

No todos los materiales absorben calor en la misma proporción cuando se les somete a cambios iguales de temperatura. Para ello se utiliza la unidad denominada calor específico que se refiere a la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia. Si el calentamiento se produce manteniendo constante el volumen de la sustancia o su presión, se habla de calor específico a volumen constante o a presión constante. En todas las sustancias, el primero siempre es menor o igual que el segundo.

El calor específico del agua a 15 °C es de 4.185,5 julios por kilogramo y grado Celsius. En el caso del agua y de otras sustancias prácticamente incompresibles, no es necesario distinguir entre los calores específicos a volumen constante y presión constante ya que son aproximadamente iguales. Generalmente, los dos calores específicos de una sustancia dependen de la temperatura.

DILATACIÓN Y CONTRACCIÓN

Los cambios de temperatura pueden afectar el tamaño de los objetos. Normalmente, cuando aumenta su temperatura y se calientan se dilatan o expanden; y cuando se enfrían o desciende su temperatura se contraen y desciende su tamaño. En este principio se basa el termómetro.

La expansión de un sólido puede expresarse según una, dos o sus tres dimensiones. Así, hablamos de expansión de sólidos lineal, superficial y en volumen. Al conocer la expansión lineal podemos hallar fácilmente las expansiones superficial y en volumen. Esta expansión lineal se mide de acuerdo con el coeficiente de expansión lineal: la variación de longitud de una unidad de longitud de material por cada unidad de cambio de temperatura. Es importante observar que la cantidad de expansión depende tanto de la longitud como del cambio de temperatura. Puesto que metales diferentes tienen coeficientes de expansión distintos, un metal se expandirá más que otro cuando se le someta al mismo grado de calor.

TRANSMISIÓN DE CALOR.

Se define como el proceso por el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

CONDUCCIÓN. En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor. En 1822, el matemático francés Barón Joseph Fourier dio una expresión matemática precisa que hoy se conoce como ley de Fourier de la conducción del calor. Esta ley afirma que la velocidad de conducción de calor a través de un cuerpo por unidad de sección transversal es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).

El factor de proporcionalidad se denomina conductividad térmica del material. Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas elevadas y conducen bien el calor, mientras que materiales como el vidrio o el amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores; conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes. En ingeniería resulta necesario conocer la velocidad de conducción del calor a través de un sólido en el que existe una diferencia de temperatura conocida. Para averiguarlo se requieren técnicas matemáticas muy complejas, sobre todo si el proceso varía con el tiempo; en este caso, se habla de conducción térmica transitoria.

CONVECCIÓN. Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

Supongamos, por ejemplo, que calentamos desde abajo una cacerola llena de agua. El líquido más próximo al fondo se calienta por el calor que se ha transmitido por conducción a través de la cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado de ello el agua caliente asciende y parte del fluido más frío baja hacia el fondo, con lo que se inicia un movimiento de circulación.

El líquido más frío vuelve a calentarse por conducción, mientras que el líquido más caliente situado arriba pierde parte de su calor por radiación y lo cede al aire situado por encima, lo que produce un movimiento de circulación.

RADIACIÓN. La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces un comportamiento cuantizado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas. La naturaleza cuántica de la energía radiante se había postulado antes de la aparición del artículo de Einstein, y en 1900 el físico alemán Max Planck empleó la teoría cuántica y el formalismo matemático de la mecánica estadística para derivar una ley fundamental de la radiación. La expresión matemática de esta ley, llamada distribución de Planck, relaciona la intensidad de la energía radiante que emite un cuerpo en una longitud de onda determinada con la temperatura del cuerpo. Para cada temperatura y cada longitud de onda existe un máximo de energía radiante. Sólo un cuerpo ideal “cuerpo negro” emite radiación ajustándose exactamente a la ley de Planck. Los cuerpos reales emiten con una intensidad algo menor.

La contribución de todas las longitudes de onda a la energía radiante emitida se denomina poder emisor del cuerpo, y corresponde a la cantidad de energía emitida por unidad de superficie del cuerpo y por unidad de tiempo. Como puede demostrarse a partir de la ley de Planck: todas las sustancias emiten energía radiante sólo por tener una temperatura superior al cero absoluto. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la cantidad de energía emitida. Además de emitir radiación, todas las sustancias son capaces de absorberla. Por eso, aunque un cubito de hielo emite energía radiante de forma continua, se funde si se ilumina con una lámpara incandescente porque absorbe una cantidad de calor mayor de la que emite.

Las superficies opacas pueden absorber la radiación, generalmente, las superficies mates y rugosas absorben más calor que las superficies brillantes y pulidas, y las superficies brillantes reflejan más energía radiante que las superficies mates. Además, las sustancias que absorben mucha radiación también son buenos emisores; las que reflejan mucha radiación y absorben poco son malos emisores. Por eso, los utensilios de cocina suelen tener fondos mates para una buena absorción y paredes pulidas para una emisión mínima, con lo que maximizan la transferencia total de calor al contenido de la cazuela.

Algunas sustancias, entre ellas muchos gases y el vidrio, son capaces de transmitir grandes cantidades de radiación. Se observa experimentalmente que las propiedades de absorción, reflexión y transmisión de una sustancia dependen de la longitud de onda de la radiación incidente. Este tipo de radiación es la responsable de transmisión de calor en el efecto invernadero.

Además de los procesos de transmisión de calor que aumentan o disminuyen las temperaturas de los cuerpos afectados, la transmisión de calor también puede producir cambios de fase, como la fusión del hielo o la ebullición del agua.

TIZA TERMICA.

La aplicación de tizas térmicas  está  referida al punto de fusión que tenga ese metal, o al punto de calentamiento que debe tener para hacer la aplicación.

Ejemplo: una tiza de temperatura de 120 ºC,  al ser aplicada en un superficie caliente mostrara un derretimiento cuando la superficie de esta se encuentra a una temperatura de 120 ºC, o superior, entonces para definir por ejemplo una temperatura mínima de precalentamiento pero que no exceda una máxima de interpase se necesitaría  2 tizas térmicas una que te fije el mínimo y otra el máximo, el mínimo derretirá y el máximo no deberá derretir.
En cuanto a los rangos hay desde 38ºC  hasta 804 ºC, las aplicaciones son para precalentar antes de cortar, precalentamiento antes de la soldadura, cuidado en la temperatura máxima de interpase, cuidado en un determinado tratamiento de poscalentamiento, enderezado por llama. 

También hay tiza o lápiz térmico para señalar los puntos de corte que se hacen por calor (plasma, oxicorte).

TIZAS TÉRMICAS PARA TEMPERATURA	TIZAS TÉRMICAS PARA CORTE X CALOR
TIZA TÉRMICA THERMOMELT 38ºC	TIZA TÉRMICA THERMOMELT 70ºC
TIZA TÉRMICA THERMOMELT 184ºC	TIZA TÉRMICA THERMOMELT 804ºC

PIROMETRO.

Un pirómetro, dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados Celsius. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados Celsius hasta +4000 grados Celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.

La palabra pirómetro se deriva de la palabra griega Pyros, que significa “Fuego” y Metron que significa “Medida”. La teoría de los pirómetros se basa en el hecho de que todos los cuerpos arriba del cero absoluto de temperatura irradian energía, de lo cual parten para medir la temperatura de los cuerpos. La radiación es un modo de propagación de la energía a través del vacío, de forma análoga a la luz. Cuando hablamos de la radiación de los cuerpos nos referimos a la emisión continua de energía desde la superficie de dichos cuerpos, esta energía es radiante y es transportada por las ondas electromagnéticas que viajan en el vacío a una velocidad de 3x108 m/s. La radiación electromagnética se extiende a través un ancho rango de frecuencias.

TIPOS DE PIRÓMETROS

Existen 3 tipos de pirómetros: los de radiación, los infrarrojos y los ópticos. El primero acepta un muestreo controlado de la radiación total y mediante determinación del efecto calorífico del muestreo obtenido, un sensor térmico como una termopila (grupo de termopares conectados en serie) determina le medición de temperatura.

El pirómetro óptico usa el ojo humano como el medio de detección estimando el cambio en el ancho de banda de radiación visual con temperatura.

Finalmente el infrarrojo maneja un principio similar que al de radiación total, solo que las mediciones se restringen al segmento infrarrojo. Ninguno de los 3 necesita contacto directo con el objeto a analizar ni una distancia particular. En este trabajo solo se hablará sobre los 2 primeros tipos, por radiación y ópticos.

PINZA VOLTIAMPERIMETRICA.

La pinza voltiamperimétrica es una herramienta indispensable para el trabajo en refrigeración doméstica en la parte eléctrica. La parte que corresponde al amperímetro es la de mayor utilidad dado que con él se puede verificar si el motor eléctrico que está dentro de la unidad sellada está funcionando de una manera adecuada, el fabricante establece una intensidad determinada para cada unidad dependiendo de la potencia de la misma con un rango de tolerancia mínimo. Si la intensidad no corresponde a la especificada indica que hay problemas en la unidad.

El voltímetro sirve para verificar la tensión de entrada tanto en la toma como en cada uno de los componentes del sistema eléctrico y el óhmetro del cual también está provista sirve para medir continuidad en los componentes eléctricos. Con una medición de hasta 600A. AC / DC En la Figura se puede observar una pinza voltiamperimétrica.

           

TEMPERATURA.

Todos sabemos intuitivamente de qué estamos hablando. Por medio del tacto notamos la temperatura al tocar un cuerpo ya que unas terminaciones nerviosas situadas en la piel se encargan de ello.

Los átomos y moléculas en una sustancia no siempre se mueven a la misma velocidad. Esto significa que hay un rango de energía (energía de movimiento) en las moléculas.

En un gas, por ejemplo, las moléculas se mueven en direcciones aleatorias y a diferentes velocidades  algunas se mueven rápido y otras más lentamente. Las partículas se desenlazan y vibran libres,  rotan,  chocan entre si y contra las paredes del recipiente. Este estado de la materia se llama gaseoso.

El gas trata de ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene,  trata de expandirse.  En un gas la temperatura es una magnitud (algo que podemos medir) que se relaciona con la medida de la velocidad media con que se mueven las partículas (energía cinética o nivel de agitación).  La temperatura no depende del número de partículas que se mueven sino de su velocidad media,  a mayor temperatura mayor velocidad media.

No depende por tanto de la masa total del cuerpo, si dividimos un cuerpo con una temperatura "T" en dos partes desiguales las dos tienen la misma temperatura.

La temperatura es una magnitud que refleja el nivel térmico de un cuerpo (su capacidad para ceder energía calorífica). Calor es la energía que pierde o gana en ciertos procesos (es un flujo de energía entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas).

Nivel térmico,  es el nivel de agitación. Comparando los niveles térmicos sabemos hacia donde fluye el calor.

La temperatura refleja el nivel térmico de un cuerpo e indica el sentido en que fluye el calor.

A raíz de estas propiedades que tiene todo cuerpo, y en función de poder analizar sus propiedades, se crearon ciertas formas de medir el calor que cede o que recibe, (frio, caliente) y se llaman escala, medidas de temperatura.

 

ESCALAS DE TEMPERATURA.

LOS GRADOS FAHRENHEIT (°F) son una unidad de temperatura cuyo nombre proviene del físico alemán Gabriel Fahrenheit. En la escala de temperatura Fahrenheit el punto de congelación del agua es de 32 ºF  y el punto de ebullición es de 212 ºF, desplazando los puntos de ebullición y fusión del agua en 180 ºF. Cero grados Fahrenheit indican la temperatura Fahrenheit mínima que se obtiene con la mezcla de hielo y sal.                                  

LOS GRADOS CELSIUS (°C) son una unidad de temperatura cuyo nombre proviene del astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744) quien primero lo propuso. La escala de temperatura Celsius fue diseñada de tal modo que el punto de congelación del agua fuesen 0 ºC y el punto de ebullición 100 ºC,  a presión atmosférica estándar. Ya que hay cien medidas entre estos dos puntos de referencia el término original para este sistema fue centígrados (100 partes). Los puntos fijos (congelación y ebullición del agua) de las escalas Celsius y Fahrenheit son respetivamente:

Celsius.              0 – 100                    100 grados en la Celsius

      Fahrenheit.       32 – 212                   180 grados en la Fahrenheit.

El intervalo de 100 grados en la Celsius equivale a 180 en el Fahrenheit. Por consiguiente indicando por ºC y F el mismo intervalo de temperatura en las dos escalas se cumplirá:

C/100, si suprimo un 0 es igual a 10/2 =  C/5,  que es igual a   F/180 si suprimo un 0 es igual a 18/2 = F/9
Ó los dos equivalentes:                                 F = 9/5 x C + 32   y   C = 5/9 x F - 32
Si lo que queremos es la equivalencia de una temperatura  en ambas escalas tendremos que tener en cuenta que el 0 Celsius se corresponde al 32 Fahrenheit y entonces tendremos que  llamarlos, temperatura en Celsius (tC)  y temperatura en Fahrenheit  (tF)  a  la misma  temperatura en ambas escalas:

tF  =   9/5 x tC + 32 =  ºF

     tC  =  5/9 x (tF  -  32)  =  ºC

Así  por ejemplo,  si la temperatura en una ciudad es 30 º C y queremos saberla en Fahrenheit  haremos:

tF = 9/5 x 30 ºC + 32 ºF  =  54 + 32  =  86 ºF.

Así  por ejemplo,  si la temperatura en una ciudad es 86 ºF  y queremos saberla en Celsius haremos:

tC = 5/9 x (86 – 32)    = ºC

                      (54)        = ºC

                                                                      tC = 5/9  x       54          =  30 ºC

Pero para tener mayores posibilidades de cómo medir la temperatura, veamos este otro ejemplo:

Ejemplo, serían  cálculos  mentales  de ºC a ºF:

1.      9/5 = 1.8

2.      Duplica los ºC (se x por 2).

3.      Se multiplica por 1/10, el numero duplicado, y se le suma 32.

Eje: 30 ºC a ºF

1.      30 x 2 = 60.

2.      60 x 1/10 = 60/10 = 6

3.      60 – 6 = 54

4.      54 + 32 =  86 ºF

La conversión de grados Celsius a grados Fahrenheit  y viceversa son unos de los sistemas de medición de temperatura  más comunes y usados  mundialmente, y  en el sistema   internacional de medidas,   los grados Kelvin, por su gran utilidad  en los procesos industriales. Hay otros sistemas de medidas de temperatura como, Rankine, Réaumur, que en sus debidos momentos y lugares  se utilizaran, y que solo nos limitaremos a conocerlos.

KELVIN. Matemático y  Físico Ingles, el dice que la unidad de temperatura del Sistema Internacional, es igual                       al grado centígrado, pero en la escala de temperatura absoluta el 0 está fijado en -273,16°C. (Símb. K).

En la escala Kelvin, la escala termodinámica de temperaturas más empleada (Sistema. Internacional),                          el cero se define como el cero absoluto de temperatura, es decir, -273,15 °C.

La magnitud de su unidad, llamada kelvin se simbolizada por K, se define como igual a un grado Celsius.

RANKINE. 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. 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. 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

Usado comúnmente en EE.UU como medida de temperatura termodinámica. Aunque en la comunidad científica las medidas son efectuadas en Sistema Internacional de Unidades, por tanto la temperatura es medida en Kelvin (K).

RÉAUMUR  (°Ré,  °R) es una unidad de temperatura en desuso. Nombrada en honor de René Antoine Ferchault de Réaumur que la propuso como unidad en 1731.

Un valor de 0° Réaumur corresponde al punto de congelación del agua, y 80° Reaumur al punto de ebullición del agua. De por si, a diferencia de las escalas de Celsius o Kelvin, la graduación de este intervalo corresponde a 80º en la regla de Réaumur.

Esta escala se asemeja a la escala de grados Celsius en cuanto a que 0º Celsius equivale a 0º Réaumur.

Este sistema de temperatura es utilizado en ocasiones para medir la temperatura de los almíbares y los caramelos.

FORMULAS DE CONVERSION DE UNA ESCALA A OTRA.

CONVERSION DE ESCALA	A ESCALA	FORMULA Y OPERACION
Fahrenheit	Celsius	°C = (°F - 32) / 1.8
Celsius	Fahrenheit	°F = °C × 1.8 + 32
Fahrenheit	kelvin	K = (°F + 459.67) / 1.8
kelvin	Fahrenheit	K = (°F + 459.67) / 1.8
Fahrenheit	Rankine	°Ra = °F + 459.67
Rankine	Fahrenheit	°Ra = °F + 459.67
Fahrenheit	Réaumur	°Ré = (°F - 32) / 2.25
Réaumur	Fahrenheit	°F = °Ré × 2.25 + 32

ESCALA DE LAS PRINCIPALES MEDIDAS EN GRADOS.

                                       ESCALA KELVIN              ESCALA CELSIUS                   ESCALA

                                          O ABSOLUTA                    O CENTIGRADA               FAHRENHEIT

La transferencia de calor, es el proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura.

El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción, aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

CALOR ESPECÍFICO

No todos los materiales absorben calor en la misma proporción cuando se les somete a cambios iguales de temperatura. Para ello se utiliza la unidad denominada calor específico que se refiere a la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia. Si el calentamiento se produce manteniendo constante el volumen de la sustancia o su presión, se habla de calor específico a volumen constante o a presión constante. En todas las sustancias, el primero siempre es menor o igual que el segundo.

El calor específico del agua a 15 °C es de 4.185,5 julios por kilogramo y grado Celsius. En el caso del agua y de otras sustancias prácticamente incompresibles, no es necesario distinguir entre los calores específicos a volumen constante y presión constante ya que son aproximadamente iguales. Generalmente, los dos calores específicos de una sustancia dependen de la temperatura.

DILATACIÓN Y CONTRACCIÓN

Los cambios de temperatura pueden afectar el tamaño de los objetos. Normalmente, cuando aumenta su temperatura y se calientan se dilatan o expanden; y cuando se enfrían o desciende su temperatura se contraen y desciende su tamaño. En este principio se basa el termómetro.

La expansión de un sólido puede expresarse según una, dos o sus tres dimensiones. Así, hablamos de expansión de sólidos lineal, superficial y en volumen. Al conocer la expansión lineal podemos hallar fácilmente las expansiones superficial y en volumen. Esta expansión lineal se mide de acuerdo con el coeficiente de expansión lineal: la variación de longitud de una unidad de longitud de material por cada unidad de cambio de temperatura. Es importante observar que la cantidad de expansión depende tanto de la longitud como del cambio de temperatura. Puesto que metales diferentes tienen coeficientes de expansión distintos, un metal se expandirá más que otro cuando se le someta al mismo grado de calor.

TRANSMISIÓN DE CALOR.

Se define como el proceso por el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

CONDUCCIÓN. En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor. En 1822, el matemático francés Barón Joseph Fourier dio una expresión matemática precisa que hoy se conoce como ley de Fourier de la conducción del calor. Esta ley afirma que la velocidad de conducción de calor a través de un cuerpo por unidad de sección transversal es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el cuerpo (con el signo cambiado).

El factor de proporcionalidad se denomina conductividad térmica del material. Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas elevadas y conducen bien el calor, mientras que materiales como el vidrio o el amianto tienen conductividades cientos e incluso miles de veces menores; conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes. En ingeniería resulta necesario conocer la velocidad de conducción del calor a través de un sólido en el que existe una diferencia de temperatura conocida. Para averiguarlo se requieren técnicas matemáticas muy complejas, sobre todo si el proceso varía con el tiempo; en este caso, se habla de conducción térmica transitoria.

CONVECCIÓN. Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

Supongamos, por ejemplo, que calentamos desde abajo una cacerola llena de agua. El líquido más próximo al fondo se calienta por el calor que se ha transmitido por conducción a través de la cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado de ello el agua caliente asciende y parte del fluido más frío baja hacia el fondo, con lo que se inicia un movimiento de circulación.

El líquido más frío vuelve a calentarse por conducción, mientras que el líquido más caliente situado arriba pierde parte de su calor por radiación y lo cede al aire situado por encima, lo que produce un movimiento de circulación.

RADIACIÓN. La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces un comportamiento cuantizado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas. La naturaleza cuántica de la energía radiante se había postulado antes de la aparición del artículo de Einstein, y en 1900 el físico alemán Max Planck empleó la teoría cuántica y el formalismo matemático de la mecánica estadística para derivar una ley fundamental de la radiación. La expresión matemática de esta ley, llamada distribución de Planck, relaciona la intensidad de la energía radiante que emite un cuerpo en una longitud de onda determinada con la temperatura del cuerpo. Para cada temperatura y cada longitud de onda existe un máximo de energía radiante. Sólo un cuerpo ideal “cuerpo negro” emite radiación ajustándose exactamente a la ley de Planck. Los cuerpos reales emiten con una intensidad algo menor.

La contribución de todas las longitudes de onda a la energía radiante emitida se denomina poder emisor del cuerpo, y corresponde a la cantidad de energía emitida por unidad de superficie del cuerpo y por unidad de tiempo. Como puede demostrarse a partir de la ley de Planck: todas las sustancias emiten energía radiante sólo por tener una temperatura superior al cero absoluto. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la cantidad de energía emitida. Además de emitir radiación, todas las sustancias son capaces de absorberla. Por eso, aunque un cubito de hielo emite energía radiante de forma continua, se funde si se ilumina con una lámpara incandescente porque absorbe una cantidad de calor mayor de la que emite.

Las superficies opacas pueden absorber la radiación, generalmente, las superficies mates y rugosas absorben más calor que las superficies brillantes y pulidas, y las superficies brillantes reflejan más energía radiante que las superficies mates. Además, las sustancias que absorben mucha radiación también son buenos emisores; las que reflejan mucha radiación y absorben poco son malos emisores. Por eso, los utensilios de cocina suelen tener fondos mates para una buena absorción y paredes pulidas para una emisión mínima, con lo que maximizan la transferencia total de calor al contenido de la cazuela.

Algunas sustancias, entre ellas muchos gases y el vidrio, son capaces de transmitir grandes cantidades de radiación. Se observa experimentalmente que las propiedades de absorción, reflexión y transmisión de una sustancia dependen de la longitud de onda de la radiación incidente. Este tipo de radiación es la responsable de transmisión de calor en el efecto invernadero.

Además de los procesos de transmisión de calor que aumentan o disminuyen las temperaturas de los cuerpos afectados, la transmisión de calor también puede producir cambios de fase, como la fusión del hielo o la ebullición del agua.

TIZA TERMICA.

La aplicación de tizas térmicas  está  referida al punto de fusión que tenga ese metal, o al punto de calentamiento que debe tener para hacer la aplicación.

Ejemplo: una tiza de temperatura de 120 ºC,  al ser aplicada en un superficie caliente mostrara un derretimiento cuando la superficie de esta se encuentra a una temperatura de 120 ºC, o superior, entonces para definir por ejemplo una temperatura mínima de precalentamiento pero que no exceda una máxima de interpase se necesitaría  2 tizas térmicas una que te fije el mínimo y otra el máximo, el mínimo derretirá y el máximo no deberá derretir.
En cuanto a los rangos hay desde 38ºC  hasta 804 ºC, las aplicaciones son para precalentar antes de cortar, precalentamiento antes de la soldadura, cuidado en la temperatura máxima de interpase, cuidado en un determinado tratamiento de poscalentamiento, enderezado por llama. 

También hay tiza o lápiz térmico para señalar los puntos de corte que se hacen por calor (plasma, oxicorte).

TIZAS TÉRMICAS PARA TEMPERATURA	TIZAS TÉRMICAS PARA CORTE X CALOR
TIZA TÉRMICA THERMOMELT 38ºC	TIZA TÉRMICA THERMOMELT 70ºC
TIZA TÉRMICA THERMOMELT 184ºC	TIZA TÉRMICA THERMOMELT 804ºC

PIROMETRO.

Un pirómetro, dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados Celsius. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados Celsius hasta +4000 grados Celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.

La palabra pirómetro se deriva de la palabra griega Pyros, que significa “Fuego” y Metron que significa “Medida”. La teoría de los pirómetros se basa en el hecho de que todos los cuerpos arriba del cero absoluto de temperatura irradian energía, de lo cual parten para medir la temperatura de los cuerpos. La radiación es un modo de propagación de la energía a través del vacío, de forma análoga a la luz. Cuando hablamos de la radiación de los cuerpos nos referimos a la emisión continua de energía desde la superficie de dichos cuerpos, esta energía es radiante y es transportada por las ondas electromagnéticas que viajan en el vacío a una velocidad de 3x108 m/s. La radiación electromagnética se extiende a través un ancho rango de frecuencias.

TIPOS DE PIRÓMETROS

Existen 3 tipos de pirómetros: los de radiación, los infrarrojos y los ópticos. El primero acepta un muestreo controlado de la radiación total y mediante determinación del efecto calorífico del muestreo obtenido, un sensor térmico como una termopila (grupo de termopares conectados en serie) determina le medición de temperatura.

El pirómetro óptico usa el ojo humano como el medio de detección estimando el cambio en el ancho de banda de radiación visual con temperatura.

Finalmente el infrarrojo maneja un principio similar que al de radiación total, solo que las mediciones se restringen al segmento infrarrojo. Ninguno de los 3 necesita contacto directo con el objeto a analizar ni una distancia particular. En este trabajo solo se hablará sobre los 2 primeros tipos, por radiación y ópticos.

PINZA VOLTIAMPERIMETRICA.

La pinza voltiamperimétrica es una herramienta indispensable para el trabajo en refrigeración doméstica en la parte eléctrica. La parte que corresponde al amperímetro es la de mayor utilidad dado que con él se puede verificar si el motor eléctrico que está dentro de la unidad sellada está funcionando de una manera adecuada, el fabricante establece una intensidad determinada para cada unidad dependiendo de la potencia de la misma con un rango de tolerancia mínimo. Si la intensidad no corresponde a la especificada indica que hay problemas en la unidad.

El voltímetro sirve para verificar la tensión de entrada tanto en la toma como en cada uno de los componentes del sistema eléctrico y el óhmetro del cual también está provista sirve para medir continuidad en los componentes eléctricos. Con una medición de hasta 600A. AC / DC En la Figura se puede observar una pinza voltiamperimétrica.