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La temperatura es una variable que interviene en casi todos los procesos naturales. Es una de las variables más medidas en campos que van desde la investigación científica hasta la ingeniería y la ciencia espacial. Esta propiedad de la materia se puede expresar en diferentes unidades, entre las que se encuentran las de la escala Fahrenheit y la escala Kelvin. La primera es la escala más utilizada en la ingeniería y en países como los Estados Unidos e Inglaterra, en los que aún se utiliza el sistema imperial de unidades.
Por otro lado, la temperatura absoluta en Kelvin es esencial en muchas ramas de la física y la química, en especial en lo referente a los cálculos con gases ideales y la termodinámica. Por esta razón, saber convertir grados Fahrenheit (°F) a Kelvin (K) es una habilidad de gran utilidad, y en presente artículo se enseña cómo hacerlo de distintas maneras.
Pero antes de aprender a convertir estas dos importantes unidades de temperatura, es necesario tener una idea acerca de qué son ambas escalas.
La escala Fahrenheit
La escala Fahrenheit es una escala relativa de temperatura. Esto significa que todas las temperaturas expresadas en esta escala solo indican si una temperatura es menor o mayor que una temperatura de referencia, pero no indica realmente la temperatura de un punto en particular.
Como toda escala relativa de temperatura, la escala Fahrenheit se estableció utilizando dos puntos de referencia: una temperatura baja que representaría el “cero” de la escala, y una segunda temperatura que define el tamaño de cada grado o unidad.
En relación al 0 de la escala, muchos investigadores parecen concordar que Fahrenheit decidió establecer como el cero de su escala la temperatura más baja que pudiera registrar, con la finalidad de evitar la oexistencia de temperaturas negativas. Ésta correspondió a una mezcla de agua, hielo y cloruro de amonio. Esta mezcla tiene la particularidad de que alcanza una temperatura de equilibrio bastante estable y bastante baja, por lo que Fahrenheit le asignó el cero de su escala a este punto.
El siguiente punto de referencia, según algunos autores, fue el punto de congelación del agua, a la que le asignó una temperatura de 32 °F para poder así dividir la escala entre el 0 y el 32 en 4 grupos de 8 unidades cada uno, algo que resulta muy común en el sistema de unidades imperial. Utilizando esta escala, la temperatura de ebullición normal del agua ocurre a 212 °F.
La escala absoluta de temperatura y el Kelvin (K)
A diferencia de la escala Fahrenheit, la escala Kelvin sí es una escala absoluta de temperatura, la cual no depende de ningún punto de referencia. El cero de la escala Kelvin realmente indica la ausencia de energía térmica en un cuerpo. Fue creada por William Thompson (también conocido como Lord Kelvin, de ahí el nombre) en 1848, quien asignó a cada unidad en su escala el mismo tamaño del grado en la escala Celsius. Esto facilita mucho la conversión de grados Kelvin a Celsius, pero hace un poco menos sencilla la conversión desde grados Fahrenheit a Kelvin.
Cabe resaltar que la unidad de temperatura en la escala Kelvin se llama Kelvin y su símbolo es K; no se llama grado Kelvin ni su símbolo es °K. Esto se debe justamente a que es una escala absoluta y no relativa. Por ejemplo, 273 K se lee doscientos setenta y tres Kelvin y no doscientos setenta y tres «grados» Kelvin.
Fórmula para convertir grados Fahrenheit a Kelvin
La transformación de grados Fahrenheit a Kelvin normalmente se hace de forma indirecta, transformando primero a grados Celsius y después a Kelvin. Sin embargo, aquí presentamos una forma más rápida y directa que permite omitir un paso.
Utilizando las temperaturas de referencia mostradas anteriormente y sabiendo que el punto de congelación del agua se encuentra a una temperatura de 273,15 K (que corresponde a 32 °F) y que el de ebullición se encuentra a 373,15 K (correspondiente a 212 °F), se puede deducir que cada unidad Kelvin equivale a 1,8 o 9/5 de grado Fahrenheit. Estas observaciones se resumen en la siguiente fórmula para convertir Fahrenheit a Kelvin:
Esta fórmula es muy sencilla, pero todavía se puede simplificar un poco más si se divide el 9 entre 5 para obtener un número decimal en el denominador. En ese caso, la ecuación queda:
En ambas fórmulas, °F representa la temperatura en grados Fahrenheit (la que queremos convertir) y K representa la temperatura en la escala Kelvin (la que queremos determinar).
Así que convertir °F a K es un proceso sencillo de tan sólo dos pasos:
Paso 1: Se suma la temperatura en Fahrenheit con 459,67
Paso 2: El resultado de la suma se divide entre 1,8
Ejemplos de conversión de Fahrenheit a Kelvin
Ejemplo 1:
Se desea transformar la temperatura corporal promedio, que es 98,6 °F , a Kelvin.
Paso 1: se sustituye 98,6 donde aparece °F en la fórmula.
Paso 2: se efectúa la suma en el numerador, luego se divide el resultado entre 1,8 y finalmente se coloca la unidad (K).
Finalmente, 98,6°F equivalen a 310,15 K.
Ejemplo 2:
Ahora, supongamos que queremos convertir 0 Fahrenheit a K. Igual que antes, se comienza sustituyendo esta temperatura en la fórmula:
Y se llevan a cabo las dos operaciones:
Finalmente, 0 °F equivalen a 255,37 K.
La conversión inversa, de Kelvin a grados Fahrenheit
El proceso inverso es igualmente sencillo. Para obtener la fórmula para transformar grados Fahrenheit a Kelvin, lo único que hace falta es despejar o resolver la ecuación para °F. El resultado es:
También se puede evitar el uso de la fracción de manera similar a como se hizo antes. El resultado es:
Tip del experto
Al utilizar estas fórmulas, no es aconsejable incluir unidades al reemplazar los valores, ya que puede crear confusión con las dos temperaturas. Solo se deben colocar una vez llevada a cabo la conversión.
Referencias
Brown, T. (2021). Química: La Ciencia Central (11ra ed.). Londres, Inglaterra: Pearson Education.
El tratamiento matemático de los resultados de la medición. (n.d.). Recuperado de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
Las mediciones. (2020, October 30). Recuperado de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
The Editors of Encyclopaedia Britannica. (2018, 25 octubre). Fahrenheit temperature scale | Definition, Formula, & Facts. Recuperado de https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
