Cómo convertir Celsius a kilojulios

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Actualizado el 22 de diciembre de 2019

Por Kevin Beck

Usted sabe por experiencia que cuando el valor de un termómetro que indica la temperatura aumenta, las condiciones ambientales se vuelven más cálidas. Cuando este valor cae, las condiciones ambientales se vuelven más frías. También es probable que sepa que se utilizan múltiples escalas de temperatura comunes para cuantificar este fenómeno con precisión.

Si los cambios de temperatura indican de alguna manera una ganancia o pérdida de calor en la vecindad, ¿hay alguna forma de capturar la correlación? Es decir, ¿se puede correlacionar un cambio dado en la temperatura (digamos, en grados Celsius o °C) con una ganancia o pérdida dada de calor, suponiendo que el «calor» sea incluso algo que se pueda medir con precisión en la física?

De hecho, es posible correlacionar los cambios de temperatura con las ganancias o pérdidas de calor, en unidades de calor útiles como los kilojulios (kJ), siempre que sepa literalmente a qué se enfrenta.

Temperatura y sus escalas

La temperatura es una cantidad medida por un dispositivo llamado termómetro. Se deriva matemáticamente de la energía cinética promedio de las partículas (átomos y moléculas) en un sistema, como un recipiente cerrado o una habitación.

Energia cinética es energia de movimiento. Cuando las partículas diminutas se deslizan por el aire, chocan entre sí y las colisiones liberan calor. Cuanto más rápida sea la velocidad promedio de las partículas en el sistema, más colisionarán y se liberará más calor, elevando la temperatura medida.

La unidad SI de temperatura es el Kelvin (K). Esto no es un grado y, por lo tanto, no tiene un símbolo asociado, a diferencia del caso de los grados Celsius y Fahrenheit. Sin embargo, K y °C tienen la misma magnitud en el sentido de que un aumento de 1 K y un aumento de 1 °C representan el mismo cambio físico. Pero las escalas están desplazadas de manera que °C = -273,15 K, y el valor teórico mínimo de K es 0.

Además, (9/5)°C + 32 = °F.

Energía, calor y sus unidades

Sin duda estás familiarizado con el término caloría como una de las muchas formas de medir lo que los alimentos que consume le entregan a la maquinaria celular de su sistema. Algunas fuentes afirman que la caloría tiene unidades de energía; otros dicen que toma unidades de calor. De hecho, ambas afirmaciones son ciertas, ya que el calor es uno de varios subtipos de la cantidad «oficial», aunque difícil de precisar, en física conocida como energía.

Si bien la caloría (cal) es la base de la mayoría de las conversaciones públicas en los EE. UU. sobre la energía proporcionada por los alimentos, esta no es la unidad utilizada en los libros de texto y revistas de física. La unidad estándar internacional (SI) de energía, y por lo tanto de calor, es el joule (J).

1 caloría = 4,18 J, pero la «caloría» que ves en las etiquetas de los alimentos es en realidad una kilocaloría (kcal) o 1000 calorías verdaderas. Por lo tanto, 1 «caloría» por etiqueta nutricional es en realidad 4180 julios o 4,18 kJ.

¿Cómo se relacionan el calor y la temperatura?

Has visto cómo la temperatura se relaciona con el calor. Pero, ¿cómo se determinó en primer lugar el tamaño de «un grado»? La gente tenía que tener una forma de marcar los puntos en la escala de temperatura entre «congelado» y «hervido» y asignar números a estos intervalos.

Sucede que si agregas una cantidad dada de calor (q) en joules a un sistema, o eliminar calor de ese sistema, puede determinar cuánto cambiará la temperatura del sistema (∆T) en grados Celsius siempre que conozca la masa del sistema (a menudo una muestra de agua) metro en gramos y su calor específico cque varía de una sustancia a otra:

Para agua, c = 1 cal/(g)(°C) = 4,186 J/(g)(°C).

Ejemplo: Si tiene una muestra de agua de 1 litro, que tiene una masa de 1000 g, ¿cuánta energía en kJ se necesita para calentar la muestra en 1 °C?

Q =mc(∆T) = (1000 g)(4,186 J/g °C)(1 °C) = 4186 = 4,186 kJ.

Recuerde que esta es la cantidad de energía en una sola «caloría» de comida. Esto es extraño cuando se considera que, digamos, 1 litro de refresco endulzado tiene unas 400 veces esta cantidad, pero el cuerpo maneja las «calorías» de manera muy diferente a una simple jarra de agua.

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