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La temperatura es una de las variables más medidas en un sinfín de campos que van desde la investigación científica hasta la ingeniería y la ciencia espacial. Se trata de una propiedad de la materia que se puede expresar en diferentes unidades, entre las que se encuentran la escala Fahrenheit y la escala Kelvin. La primera es la unidad 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 al estudio de los gases ideales y a la termodinámica. Por esta razón, saber convertir grados Kelvin a Fahrenheit es de gran utilidad, y en presente artículo se enseña cómo hacerlo de distintas maneras.
Pero antes de aprender a convertir estas dos 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 representa el “cero” de la escala, y una segunda temperatura que define el tamaño de cada grado Fahrenheit.
Existen distintas versiones, pero todas parecen concordar que Fahrenheit decidió establecer como el cero de su escala la temperatura más baja que pudiera registrar, con la finalidad de evitar que se dieran temperaturas negativas. Ésta correspondió a una mezcla de agua, hielo y cloruro de amonio. Dicha mezcla tiene la particularidad de que alcanza una temperatura de equilibrio bastante estable y también 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 británico. 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, que 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 su nombre) en 1848, quien asignó a cada unidad en su escala el mismo tamaño del grado en la escala Celsius o centígrada. Esto facilita mucho la conversión de grados Kelvin a Celsius, pero hace un poco menos sencilla la conversión a grados Fahrenheit.
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 Kelvin a grados Fahrenheit
La transformación de Kelvin a grados Fahrenheit normalmente se hace de forma indirecta, transformando primero a grados Celsius y después a Fahrenheit. 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 Kelvin a Fahrenheit:
Esta fórmula es muy sencilla, pero todavía se puede simplificar un poco más si se divide la fracción para obtener un número decimal. En ese caso, la ecuación queda:
En ambas fórmulas, °F representa la temperatura en grados Fahrenheit (la que se quiere determinar) y K representa la temperatura en la escala Kelvin (la que se desea convertir).
Así que convertir K a °F es un proceso sencillo de tan sólo dos pasos:
Paso 1: Se multiplica la temperatura en Kelvin por 1,8
Paso 2: Al resultado de la multiplicación se le resta 459,67
Ejemplos de conversión de Kelvin a Fahrenheit
Ejemplo 1:
Se desea transformar la temperatura corporal promedio, que es 310,15 K, a grados Fahrenheit. Primero se sustituye 310,15 en la fórmula donde aparece K.
Luego se llevan a cabo las dos operaciones:
Finalmente, 310,15 K equivalen a 98,6°F.
Ejemplo 2:
Ahora, supongamos que queremos convertir 150 K a Fahrenheit. Igual que antes, se comienza sustituyendo esta temperatura en la fórmula:
Luego se llevan a cabo las dos operaciones:
Finalmente, 150 K equivalen a -189,67 °F.
La conversión inversa, de Fahrenheit a Kelvin
El proceso inverso es igualmente sencillo. Para obtener la fórmula para transformar Fahrenheit a Kelvin, lo único que hace falta es despejar o resolver la ecuación para K. 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 se deben incluir unidades ya que puede crear confusión con las dos temperaturas. Solo se deben colocar después de 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
