¿Cuántos puntos fijos tiene una escala Kelvin?

Question

Tengo un libro que dice:

En la escala absoluta de Kelvin, el punto triple del agua se asigna el valor de 273.16 K. El cero absoluto se toma como el otro punto fijo.

Pero, luego otra sección en el mismo libro dice:

En la escala de Kelvin, el punto fijo inferior se toma como 273.15 K y el punto fijo superior como 373.15 K.

¿Qué significa todo esto? ¿Puede alguien clarificar? Todo lo que quiero saber es: ¿Cuántos puntos fijos tiene una escala Kelvin?

Answer 1

En un sentido, solo hay un punto fijo. Consulta la definición (http://www.bipm.org/en/CGPM/db/13/4):

El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Hay mucho escondido en esa simple definición. Uno de los conceptos clave es el de temperatura termodinámica. Una escala de temperatura que no tiene cero en el cero absoluto no es una escala de temperatura termodinámica. Entonces, en este sentido, la escala Kelvin tiene dos puntos fijos, el cero absoluto y el punto triple del agua.

Otro problema escondido en esa definición es que utiliza el punto triple del agua. El agua purificada de un lago de África Oriental, de los océanos, o del hielo en la Antártida tienen puntos triples ligeramente diferentes, puntos de congelación ligeramente diferentes, y puntos de ebullición ligeramente diferentes. La composición isotópica del agua varía con la latitud. Para evitar este problema, el agua utilizada en la determinación del punto triple del agua debe tener una composición isotópica muy específica especificada por el estándar Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW).

Pero, en otra sección del mismo libro dice:

En la Escala Kelvin, el punto fijo inferior se toma como 273.15 K y el punto fijo superior como 373.15 K.

Esta parte de tu texto está extremadamente desactualizada. El punto triple del agua se ha utilizado como el único punto fijo en la escala de temperatura del SI desde 1954. Utilizar el punto de congelación y ebullición del agua como temperatura de referencia es un concepto obsoleto. Los libros de texto a menudo están una década o más desactualizados; eso sucede todo el tiempo. Por otro lado, un libro de texto que tiene más de seis décadas de antigüedad es inaceptable.

Incluso el uso del punto triple del agua como punto fijo probablemente será descartado pronto, al menos en teoría. Si todo va según lo planeado, el único punto fijo será el cero absoluto. La temperatura en el Sistema Internacional de Unidades pronto se definirá haciendo que la constante de Boltzmann sea un valor definido.

En la práctica, medir la temperatura es bastante difícil. La Escala Internacional de Temperatura, que intenta ser una realización práctica del concepto del kelvin en el SI, tiene 14 puntos fijos diferentes (excluyendo el cero absoluto). Los puntos de fusión y ebullición del agua no están entre esos puntos fijos. El punto triple del agua (VSMOW) sí lo está.

Answer 2

La escala Kelvin se basa en dos puntos fijos:

• El primer punto es el punto triple del agua, es decir, el punto donde las tres fases (gas, líquido y sólido) de esa sustancia pueden coexistir en equilibrio termodinámico. Que es 273.16 Kelvin o 0.1 grados Celsius

• El segundo punto: el cero absoluto, es decir, un estado en el que la entalpía y la entropía de un gas ideal enfriado alcanza su valor mínimo. Que es 0 Kelvin o -273.15 Celsius.

A partir de estos dos puntos se puede construir una línea que es suficiente para establecer la escala.

El primer párrafo simplemente explica el límite inferior: el cero absoluto y uno de los puntos fijos.

Answer 3

Una escala lineal para medir algo - temperatura, presión, lo que sea - debe tener dos puntos fijos, porque dos puntos son necesarios y suficientes para definir una línea.

Si una escala está definida con más de dos puntos fijos, entonces se espera que la calibración usando cualquiera de ellos produzca el mismo resultado (hasta el margen de error experimental), y cuáles se utilizan es una cuestión de conveniencia. La definición de Kelvin del SI solo tiene dos puntos fijos (0 K y 273.16 K = el punto triple del agua), pero el estándar de calibración de termómetros ITS-90 añade 13 más, porque la mayoría de los termómetros no incluyen tanto 0 K como 273.16 K en su rango, y es útil tener puntos fijos en el medio así como cerca de los extremos del rango de un termómetro, para verificar la linealidad.

Tu libro parece estar haciendo una distinción entre "Kelvin" y "Kelvin absoluto". No hay tal distinción; son lo mismo. Creo que está (torpemente) tratando de enfatizar el desarrollo histórico de la escala de temperatura, que comenzó siendo definida como "Celsius desplazado de manera que cero esté en el cero absoluto" y por lo tanto tenía los puntos fijos de Celsius incrustados en su definición, más el cero absoluto.

Nota también que "el punto de ebullición del agua" deliberadamente no se usa ni en la definición del SI ni en la especificación de ITS-90, porque depende de la presión ambiental (mientras que "el punto triple del agua" establece la presión ambiental).

Answer 4

La escala Kelvin se basa en la escala Celsius en la que se definió que 0 °C y 100 °C son los puntos de congelación y ebullición del agua.

Cuando se descubrió que la temperatura mínima absoluta era de -273 °C, los científicos comenzaron a simplificar las cosas simplemente sumando 273 y utilizando la escala Kelvin en la que 0 °C se convierte en 273 K. Al definir la escala Kelvin en términos de cero absoluto y un punto de fusión de 273 K, el punto de ebullición de 373 K queda fijo incidentalmente.

Answer 5

La definición de una escala Kelvin que me dieron en Termodinámica fue:

1. 0 en la escala es cero absoluto.

2. La escala es la misma que el sistema Celsius.

Por lo tanto, esta definición define esta escala lineal a través del método de punto pendiente y no el método de dos puntos fijos. Así que solo hay 1 punto fijo.