Tengo un libro que dice:
En la escala Kelvin absoluta, 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 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 aclarar? Todo lo que quiero saber es: ¿Cuántos puntos fijos tiene una escala Kelvin?
En cierto sentido, solo hay un punto fijo. Mira 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. Un concepto clave es el de temperatura termodinámica. Una escala de temperatura que no tiene el 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 del este de África, de los océanos o del hielo antártico 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 resolver este problema, el agua utilizada para determinar el punto triple del agua debe tener una composición isotópica muy específica especificada por el estándar Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW).
Pero, luego otra sección en el 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 ha sido utilizado como único punto fijo en la escala de temperatura del SI desde 1954. Utilizar el punto de congelación y ebullición del agua como temperatura definitoria es un concepto descartado. Los libros de texto a menudo están una década o más desactualizados; eso ocurre todo el tiempo. Por otro lado, un libro de texto que está desactualizado desde hace más de seis décadas es inaceptable.
Incluso utilizar el 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 será definida 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 SI del kelvin, 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.
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: cero absoluto, es decir, un estado en el que la entalpía y entropía de un gas ideal enfriado alcanzan 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.
Una escala lineal para medir algo - temperatura, presión, lo que sea - tiene que 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 utilizando cualquiera de ellos produzca el mismo resultado (hasta el margen de error experimental), y cuáles se utilizan es una cuestión de conveniencia. La definición SI de Kelvin sólo tiene dos puntos fijos (0K y 273.16K = el punto triple del agua), pero el estándar de calibración de termómetros ITS-90 agrega 13 más, porque la mayoría de los termómetros no incluyen tanto 0K como 273.16K 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 tratando de enfatizar (de manera descuidada) el desarrollo histórico de la escala de temperatura, que comenzó definida como "Celsius desplazado de manera que cero está en cero absoluto" y por lo tanto tenía los puntos fijos de Celsius incrustados en su definición, más cero absoluto.
Nota también que "el punto de ebullición del agua" no se utiliza deliberadamente ni en la definición SI ni en la especificación ITS-90, porque depende de la presión ambiental (mientras que "el punto triple del agua" fija la presión ambiental).
La escala Kelvin se basa en la escala Celsius en la que se definieron 0 °C y 100 °C como los puntos de congelación y ebullición del agua.
Cuando se descubrió la temperatura mínima absoluta 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 fijado incidentalmente.
La definición de una escala Kelvin que me dieron en Termodinámica fue:
0 en la escala es cero absoluto.
La escala es la misma que el sistema Celsius.
Por lo tanto, esta definición define esta escala lineal a través del método de pendiente de punto y no el método de dos puntos fijos. Por lo tanto, solo hay 1 punto fijo.
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