Kelvin (escala de temperatura): definición, conversión, origen,...

Kelvin (escala de temperatura)

En este artículo se explica qué es el kelvin y en qué consiste la escala kelvin. Encontrarás cómo convertir una temperatura expresada en kelvin a otras unidades de temperatura y, además, podrás hacer la conversión de kelvin a grados Celsius o grados Fahrenheit con un conversor online.

¿Qué es el kelvin?

El kelvin, históricamente llamado grado Kelvin, es la unidad de la temperatura en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Por otro lado, la escala kelvin es la escala de temperatura en la que el cero absoluto representa la ausencia de energía, cuyo valor es 0 kelvins (-273,15 ºC).

El símbolo que se utiliza para expresar una temperatura en kelvins es la letra mayúscula K, por ejemplo, 300 K.

En física el kelvin no se considera un grado y, por lo tanto, el nombre correcto de esta unidad de temperatura es kelvin, y no grado Kelvin. Además, a diferencia del grado Celsius (ºC) y el grado Fahrenheit (ºF), no se debe escribir con el símbolo de los grados, sino que simplemente se debe poner la letra K.

350 \ ºK\ \color{red}\bm{\times} \color{black}\ \longrightarrow \  350 \ K

Cabe destacar que, aunque el kelvin es la unidad de la temperatura en el Sistema Internacional, no es la unidad más utilizada para expresar temperaturas. Sí que es verdad que tanto en física como en ingeniería los cálculos se hacen con kelvins, pero en la vida cotidiana las temperaturas se suelen medir en grados Celsius o grados Fahrenheit. Por eso más abajo veremos cómo se pasa de unas unidades de temperatura a otras.

Conversión de kelvin a grados Celsius

El cero en la escala kelvin (0 K) equivale a -273,15 ºC, por lo tanto, para convertir una temperatura expresada en kelvins a grados Celsius (o grados centígrados) se debe restar 273,15 unidades al valor de la temperatura.

De modo que la fórmula que permite convertir un valor de la escala kelvin a la escala Celsius es la siguiente:

    \definecolor{blauquadreejemplo}{HTML}{4FD12F}  \newtcbox{\mymath}[1][]{%     nobeforeafter, math upper, tcbox raise base,     enhanced, colframe=blauquadreejemplo,      boxrule=1pt, boxsep=2mm,     #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{blauquadreejemplo!20!white,} ]}]{equation*}      \displaystyle ºC=K-273,15 \end{empheq}

Por ejemplo, si queremos pasar 450 K a grados centígrados simplemente tenemos que restarle 273,15 a la medida:

\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} 450 \ K \ \color{verd}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ ºC \ \color{verd}\bm{?}\color{black}

ºC=450-273,15=176,85 \ ºC

Por otro lado, para convertir una temperatura expresada en grados Celsius a kelvins tenemos que sumar 273,15 a la temperatura.

    \definecolor{verd}{HTML}{4FD12F}  \newtcbox{\mymath}[1][]{%     nobeforeafter, math upper, tcbox raise base,     enhanced, colframe=verd,      boxrule=1pt, boxsep=2mm,     #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{verd!20!white,} ]}]{equation*}      \displaystyle K=ºC+273,15 \end{empheq}

A modo de ejemplo, a continuación se muestra la conversión de 25ºC a la escala kelvin:

\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} 25 \ ºC \ \color{verd}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ K \ \color{verd}\bm{?}\color{black}

K=25+273,15=298,15 \ K

Conversión de kelvin a grados Fahrenheit

Acabamos de ver cómo se convierte una temperatura de kelvins a grados centígrados, sin embargo, la escala Fahrenheit también se utiliza mucho. Así que en este apartado veremos cómo pasar de la escala kelvin a la Fahrenheit y viceversa, ya que el cálculo no es tan directo como en la escala Celsius.

Para convertir una temperatura de la escala kelvin a la escala Fahrenheit simplemente debes sustituir el valor de la temperatura expresado en kelvins en la siguiente fórmula y hacer los cálculos:

    \definecolor{verd}{HTML}{4FD12F}  \newtcbox{\mymath}[1][]{%     nobeforeafter, math upper, tcbox raise base,     enhanced, colframe=verd,      boxrule=1pt, boxsep=2mm,     #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{verd!20!white,} ]}]{equation*}      \displaystyle ºF=1,8\cdot (K-273,15)+32 \end{empheq}

Por ejemplo, la conversión de 500 K a grados Fahrenheit se hace de la siguiente manera:

\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} 500 \ K \ \color{verd}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ ºF \ \color{verd}\bm{?}\color{black}

F=1,8\cdot (500-273,15)+32=440,33 \ ºF

Asimismo, la fórmula para hacer la conversión inversa, esto es, pasar de grados Fahrenheit a kelvins, se obtiene al despejar el coeficiente de la escala kelvin de la fórmula anterior:

    \definecolor{verd}{HTML}{4FD12F}  \newtcbox{\mymath}[1][]{%     nobeforeafter, math upper, tcbox raise base,     enhanced, colframe=verd,      boxrule=1pt, boxsep=2mm,     #1} \begin{empheq}[box={\mymath[colback=white, shadow={2mm}{-2mm}{0mm}{verd!20!white,} ]}]{equation*}      \displaystyle K=\cfrac{ºF-32}{1,8}+273,15 \end{empheq}

Para que veas cómo se pasa el valor de una temperatura entre estas dos medidas se ha resuelto un ejemplo:

\definecolor{verd}{HTML}{4FD12F} 250 \ ºF \ \color{verd}\bm{\longrightarrow}\color{black} \ K \ \color{verd}\bm{?}\color{black}

K=\cfrac{250-32}{1,8}+273,15=394,26 \ K

Conversor de kelvin a grados Celsius y grados Fahrenheit

Para facilitarte la conversión entre diferentes unidades de temperatura, se ha realizado la siguiente calculadora online con la que puedes convertir un valor de temperatura entre las escalas termométricas kelvin, Celsius y Fahrenheit.

Para usar la calculadora tienes que seleccionar las unidades de la temperatura introducida y escribir su valor usando el punto (.) como separador decimal.

  • =

Origen del kelvin

En esta última sección veremos la historia relacionada con el kelvin, pues aunque es la unidad del Sistema Internacional curiosamente no es la unidad de temperatura más utilizada.

Antes de la escala kelvin, se desarrollaron las escalas termométricas de Fahrenheit y de Celsius, por eso hoy en día se emplean más estas dos unidades en la vida cotidiana.

Sin embargo, estás escalas no son convenientes ya que permiten las temperaturas negativas. Entonces, en 1848, William Thomson creó la escala de temperatura termodinámica de Kelvin, la cual toma el cero absoluto de temperatura como el punto nulo de la escala. De este modo solo se permiten las temperaturas positivas.

Luego, el año 1954, en la décima Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) se definió la temperatura del punto triple del agua (273,16 K) como segundo punto de referencia de la escala kelvin.

Más adelante, en 1967/1968, durante la 13ª CGPM se concluyó que un kelvin era el aumento de una unidad de temperatura. Asimismo, el kelvin dejo de considerarse como un «grado» y por tanto el símbolo K sustituyó al ºK. A partir de entonces pasaba a ser incorrecto decir grados kelvin, simplemente se tenía que decir kelvin.

Por último, desde la 26º CGPM, celebrada en 2018, el kelvin se redefine a partir de la constante de Boltzmann, método que es más riguroso experimentalmente.

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