miércoles, 26 de diciembre de 2018

LAS ESCALAS DE TEMPERATURA

He estado dos veces en Estados Unidos. La primera estancia fue en Nueva York por un periodo de una semana y la segunda vez fue para recorrer gran parte de los Parques Nacionales de la Costa Oeste durante tres semanas.

Durante la primera estancia (entre finales de Noviembre y principios de Diciembre) tuvimos temperaturas de entre 20ºF y 50ºF (de -7ºC a 10ºC) aunque un día llegamos a tener casi 70ºF (unos 21ºC). Durante la segunda estancia (entre Julio y Agosto) tuvimos de todo. Desde menos de 40ºF (menos de 5ºC) por la noche en Yosemite o Yellowstone hasta casi 120ºF (casi 49ºC) en Death Valley (Valle de la Muerte).

El que en Estados Unidos la temperatura se mida en grados Fahrenheit supone un problema para quien no tiene referencias en esa escala. Aunque sabiendo que se trata de una escala de 180 grados que va desde 32 hasta 212, solo había que recordar ciertos puntos clave para poder realizar una traducción rápida por aproximación. Esos puntos eran 32ºF, 50ºF, 68ºF, 86ºF y 104ºF, que se corresponden con 0ºC, 10ºC, 20ºC, 30ºC y 40ºC respectivamente, es decir, cada 10ºC se corresponden con 18ºF y viceversa. Si hubiera sido más joven hubiera memorizado también 41ºF, 59ºF, 77ºF y 95ºF, (5ºC, 15ºC, 25ºC, 35ºC y 45ºC), pero demasiado tenía con recordar los primeros, pues la mayoría de la veces me tocaba calcularlo mentalmente sumando de 18 en 18 desde 32 hasta llegar a la cifra deseada, redondeando los grados sobrantes en una proporción dos a uno, (realmente es 1,8 a 1) para obtener la cifra entera que más se acercaba. Este proceso no deja de ser entretenido, pero realmente puede ser complicado para alguien que no esté acostumbrado al cálculo mental.

La escala Fahrenheit fue ideada por el físico polaco de origen alemán Daniel Gabriel Fahrenheit (el inventor del termómetro de mercurio) en 1717, sin ningún criterio lógico ni científico, a pesar de que esta escala se ha estado utilizando en la mayoría de los países anglosajones hasta hace medio siglo. Para su creación, preparó una salmuera con agua, cloruro de amonio y hielo para tomar como cero el punto de estabilización de la mezcla. Luego, se cree que tomó como 100ºF la temperatura media corporal, pero como parece ser que lo realizó en un ligero estado febril, lo rectificó posteriormente y lo dejó en 96ºF (cuando realmente son unos 98ºF), tras comprobar que el punto de congelación del agua se situaba en 32ºF. De esta manera podía calibrar perfectamente su escala ya que 96 es el triple de 32 y 32 es 25, es decir, es divisible cinco veces por dos, lo cual facilita enormemente la generación de la escala a partir de sucesivas mitades. Luego calculó que el punto de ebullición del agua es de 212ºF, por lo que publicó que las escalas de los termómetros que se fabricasen deberían ir de 0ºF a 212ºF.

Se supone que dicha escala fue concebida para mejorar la escala Romer. Esta escala fue ideada en 1701 por el astrónomo e inventor danés Ole Christensen Romer (famoso además por ser la primera persona que calculó la velocidad de la luz, aunque fuera con un error del 25%), en la cual el cero se correspondía con la temperatura de congelación de una salmuera que utilizó para calibrar y el 60 correspondía con la temperatura del punto de ebullición del agua, de tal manera que el punto de congelación del agua quedaba en 7,5º (un octavo del valor). Al parecer, Fahrenheit quería evitar temperaturas negativas por lo que la salmuera que utilizó tenía mayor concentración de sal. La mejora que introdujo en ese aspecto fue muy leve (0ºRo equivalen a poco más de 6ºF) para el desbarajuste que produjo.

Afortunadamente, en 1742, el astrónomo sueco Anders Celsius, ideó una escala centígrada en la que el cero se correspondería con la temperatura de ebullición del agua y el cien con el punto de congelación del agua. Tenía la particularidad de que los grados aumentan con el frío, al igual que la escala Delisle, ideada en 1732 por el astrónomo francés Joseph-Nicolas Delisle, donde 0ºD se correspondía con la temperatura de ebullición del agua y 150ºD con el punto de congelación. Ambas escalas, al igual que la que había propuesto Isaac Newton alrededor de 1700 se basaban en los puntos de fusión y ebullición del agua, aunque la escala propuesta por Newton iba de 0 a 33 y los grados aumentaban con el calor. El caso es que cuando se llevó a la práctica la escala centígrada ideada por Anders Celsius hubo que invertirla, puesto que los líquidos se dilatan con el aumento de temperatura y es más intuitivo que el aumento de volumen se corresponda con un aumento de temperatura. Y esta es la escala de temperatura que actualmente se usa en prácticamente todo el mundo para la medición de temperatura.

Previamente a la escala Celsius también se había creado la escala Réaumur, que fue ideada en 1731 por el científico francés René Antoine Ferchault de Réaumur que aprovechando que el alcohol se dilata un 8% (80 por mil) entre la temperatura de congelación y la temperatura de ebullición del agua, inventó un termómetro de alcohol que contendría 1000 partes de alcohol en el punto de congelación del agua y que pasarían a ser 1080 en la temperatura de ebullición debido a la dilatación, por lo que, tomando esos dos puntos como referencia, ideó una escala que dividió en 80 partes (0ºR para el punto de congelación y 80ºR para el punto de ebullición). Esta escala fue muy utilizada en Europa.

Sin embargo, a nivel científico, quedaba un cabo suelto y es que los puntos de congelación y ebullición varían con la presión, por lo que estos puntos solo son válidos con la presión de una atmósfera, la que hay al nivel del mar. Con el aumento de la presión, el punto de ebullición sube y el punto de congelación baja y viceversa. Es por ello, que con el aumento de la altitud, al reducirse la presión atmosférica el punto de ebullición desciende (1ºC por cada 300 metros), y que puede haber tuberías por las que circule agua líquida a una temperatura muy superior a 100ºC o muy inferior a 0ºC.

Este cabo suelto lo solucionó en 1848 el físico británico William Thomson, el descubridor de la temperatura más baja posible, lo que se conoce en la actualidad como cero absoluto. Debido a que los puntos de congelación y ebullición dependen de la presión, William Thomson modificó la escala Celsius para que no dependiese de ningún factor. La variación que introdujo fue fijar el cero de esta nueva escala en la temperatura más baja posible o temperatura mínima que es capaz de alcanzar cualquier tipo de materia, (la que él había calculado) dejando los grados del mismo tamaño que en la escala Celsius. A esta escala la denominó Kelvin (en honor al río que atraviesa el campus de la Universidad de Glasgow, donde él era profesor docente) y como el cero absoluto se sitúa en -273,15ºC, solo es necesario sumar o restar esta cantidad para pasar de una escala a otra, de tal manera que el intervalo 0-100 de la escala Celsius se corresponde con el intervalo 273-373 de la escala Kelvin. Esta escala es la utilizada por el Sistema Internacional de Unidades, (también la escala Celsius, aunque como unidad accesoria).

Posteriormente a la creación de la escala Kelvin, el físico británico William Rankine ideó en 1859 la escala Rankine, adaptando la escala Fahrenheit al cero absoluto, por lo que 0ºR equivalen a -459,67ºF.

En la actualidad, solo tres países continúan midiendo la temperatura utilizando la escala Fahrenheit, Estados Unidos, Myanmar (antigua Birmania) y Liberia. Son los únicos que continúan usando el sistema anglosajón de unidades. Un sistema caótico basado en medidas que descienden incluso de la época de los romanos. Así utilizan unidades como la milla (unidad de longitud equivalente a unos 1609 metros y que se divide en 1720 yardas, siendo una yarda igual a 3 pies y un pie igual a 12 pulgadas), el galón (unidad de volumen que equivale a unos 3,79 litros y que se divide en 8 pintas), la libra (unidad de masa que equivale a unos 454 gramos y se divide en 16 onzas) y el acre (unidad de superficie que equivale a 0,4 hectáreas). Este sistema fue empleado en los países que formaron parte del antiguo Imperio Británico hasta hace algo más de medio siglo, momento en el que la práctica totalidad de países adoptaron el Sistema Internacional de Unidades, también conocido como sistema métrico decimal. Pero en Estados Unidos, a pesar de que hubo intentos por adoptarlo, todo se fue al traste en el momento en el que Ronald Reagan retiró de los presupuestos de 1982 cualquier partida para continuar acometiendo los cambios, dejándolo todo en manos de la iniciativa privada. Y esos costes no los asumió nadie.