Medición del Calor

Escalas de Temperatura

La metrología térmica nos permite cuantificar desde el frío criogénico hasta el calor de un reactor. Para ello, usamos diferentes escalas y unidades según el contexto (científico, civil o técnico).

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1. Las Tres Escalas Principales

Celsius (°C)

Basada en las propiedades del agua a presión atmosférica normal.

• 0°C: Punto de congelación del agua.
• 100°C: Punto de ebullición del agua.

Fahrenheit (°F)

Utilizada principalmente en EE.UU. Su escala es más “fina” (un grado Celsius es más grande que un grado Fahrenheit).

• 32°F: Congelación del agua.
• 212°F: Ebullición del agua.

Kelvin (K)

Es la escala absoluta utilizada en ciencia y criogenia. No utiliza el símbolo de grado (°) porque es una unidad de medida base del Sistema Internacional.

• 0 K (Cero Absoluto): El punto donde cesa todo movimiento molecular. No existen temperaturas negativas en Kelvin.

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2. Fórmulas de Conversión

Para moverte entre escalas en tus cálculos de taller o laboratorio:

De / A	Celsius (°C)	Fahrenheit (°F)	Kelvin (K)
Celsius	-	$F = (C \cdot \frac{9}{5}) + 32$	$K = C + 273.15$
Fahrenheit	$C = (F - 32) \cdot \frac{5}{9}$	-	$K = (F - 32) \cdot \frac{5}{9} + 273.15$
Kelvin	$C = K - 273.15$	$F = (K - 273.15) \cdot \frac{9}{5} + 32$	-

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3. Medición del Calor (Energía)

El calor no se mide con un termómetro, sino que se calcula o se mide con un calorímetro. Las unidades son:

• Caloría (cal): Cantidad de calor necesaria para elevar 1°C la temperatura de 1 gramo de agua.
• Joule (J): La unidad de energía del Sistema Internacional ($1 \text{ cal} \approx 4.18 \text{ J}$).
• BTU (British Thermal Unit): Muy común en aire acondicionado y refrigeración.

El Calor Específico ($Q$)

Para saber cuánto calor absorbe un objeto (como un disipador de CPU de aluminio): $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$ Donde:

• $m$: masa.
• $c$: calor específico del material (el agua retiene mucho calor, el cobre muy poco).
• $\Delta T$: cambio de temperatura.

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4. Instrumentos de Medición

1. Termopar (Thermocouple): Dos metales distintos unidos que generan un milivoltaje según la temperatura. Ideales para medir temperaturas altas en puntas de soldadores.
2. RTD (PT100): Una resistencia (generalmente de platino) que cambia su valor de forma muy precisa con la temperatura.
3. Termistor (NTC/PTC): Resistencias económicas sensibles al calor. Las verás en las baterías de laptops y sensores de temperatura de placas madre.
4. Pirómetro Infrarrojo: Mide la radiación térmica a distancia. Muy útil para medir componentes en funcionamiento sin tocarlos.

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5. Puntos de Referencia Curiosos

• $-273.15$°C: Cero Absoluto ($0$ K).
• $-40$°C: Es el único punto donde las escalas Celsius y Fahrenheit valen lo mismo.
• $37$°C: Temperatura promedio del cuerpo humano.
• $180$°C a $250$°C: Temperatura de trabajo para soldadura de estaño en electrónica.

Dato de Taller: Cuando un componente electrónico “quema” al tacto, suele estar por encima de los $60$°C. La mayoría de los semiconductores industriales soportan hasta $125$°C o $150$°C antes de sufrir daños permanentes o entrar en protección térmica.