Come convertire Celsius in Kelvin

Saper convertire i gradi Celsius in Kelvin è essenziale per ogni studente di chimica, fisica o biologia poiché la temperatura è una variabile che interviene praticamente in tutti i fenomeni naturali. Questa conversione è molto semplice poiché entrambe le scale differiscono solo per la posizione dello zero della scala. Tuttavia, è più facile da capire e, soprattutto, da ricordare se si capisce da dove provengono entrambe le scale e come vengono utilizzate.

Scala Celsius (°C)

È una scala di temperatura inventata nel 1742 da Anders Celsius, un astronomo svedese. Questa scala è stabilita in base ai punti di congelamento e di ebollizione dell’acqua a livello del mare. Il punto di congelamento dell’acqua è il punto di riferimento a cui è stata assegnata la temperatura di 0 °C , mentre al punto di ebollizione è stata assegnata la temperatura di 100 °C , motivo per cui in origine era chiamata scala della temperatura centigrada, denominazione che ancora oggi resiste oggi nell’uso comune.

La scala Celsius è una scala di temperatura relativa. Ciò significa che non misura la temperatura assoluta di un corpo, ma esprime solo quanto la sua temperatura è superiore o inferiore rispetto alla temperatura di riferimento, in questo caso quella del punto di fusione o di congelamento dell’acqua. La seconda temperatura di riferimento viene utilizzata per determinare la “dimensione” del grado Celsius.

Il Kelvin e la scala della temperatura assoluta (K)

A differenza della scala centigrada o Celsius, la scala Kelvin è una scala di temperatura assoluta , poiché non dipende da alcun punto di riferimento. Lo zero sulla scala Kelvin indica in realtà l’assenza di energia termica in un corpo. Cioè, lo 0 della scala Kelvin è lo zero assoluto della temperatura, non può esserci temperatura al di sotto di esso. Fu stabilito da William Thompson (conosciuto anche dal suo pari, Lord Kelvin) nel 1848, che assegnò a ciascuna unità della sua scala la stessa dimensione del grado sulla scala Celsius. Ciò rende molto più semplice la conversione da Celsius a Kelvin, poiché l’unica differenza tra le due scale è la posizione dello zero assoluto, che corrisponde a -273,15 °C.

Si noti che l’unità della scala Kelvin si chiama Kelvin e il suo simbolo è K ; non è chiamato “grado” Kelvin né porta il simbolo del grado (°). Proprio perché si tratta di una scala assoluta e non relativa. Ad esempio, 273 K si legge duecentosettantatre Kelvin e non duecentosettantatre “gradi” Kelvin.

Formula per convertire i gradi Celsius in Kelvin

Per trasformare i gradi Celsius in Kelvin, è sufficiente prendere la temperatura in gradi Celsius e aggiungere 273,15. Si scrive comunemente:

Usando questa formula, °C rappresenta la temperatura in gradi Celsius (quella che vuoi convertire) e non un grado Celsius, e il risultato è direttamente in Kelvin. Per evitare confusione tra le variabili che compaiono nell’equazione e le unità di temperatura, è preferibile non inserire le unità al momento della conversione, ma solo il valore numerico. Dopo aver eseguito l’operazione, viene posizionato il simbolo Kelvin (K).

Esempio:

Supponiamo di voler convertire la temperatura media del corpo umano, che è 37,00 °C, in Kelvin. Il primo passo è sostituire 37.00 per °C nella formula (senza unità per evitare confusione). Quindi viene eseguita l’operazione e infine viene aggiunto K:

Una forma più corretta della formula per convertire Celsius in Kelvin

La formula di cui sopra, nonostante sia facile da usare, spesso crea confusione perché le unità non possono essere incluse se non alla fine. Per evitare ciò, è preferibile utilizzare una forma più corretta della stessa equazione. In molti libri di fisica e termodinamica, la temperatura assoluta è rappresentata dalla lettera T, mentre la temperatura relativa in gradi Celsius è rappresentata dalla lettera greca θ ( theta , che è t nell’alfabeto greco). Pertanto, la formula precedente è:

In questo caso, K e °C rappresentano le unità Kelvin e gradi Celsius, mentre T e θ rappresentano le temperature nelle rispettive unità. Per ottenere la temperatura in Kelvin (cioè T), è sufficiente risolvere T moltiplicando entrambi i lati dell’equazione per K.

Esempio:

Supponiamo di voler trasformare il punto di ebollizione dell’argon, che è -185,8 °C, in Kelvin. In questo caso, hai θ = -185,8 °C e vuoi conoscere il valore di T. Quindi, devi solo inserire θ nella formula e risolvere per T:

È importante notare che le unità nel primo termine a destra si annullano, quindi il numero risultante può essere aggiunto a 273,15. Ora, azzerando T, che è la temperatura in Kelvin (quella che vogliamo), otteniamo:

Indizi per convertire i gradi Celsius in Kelvin

Ogni volta che si esegue una conversione di unità, è importante verificare che il risultato abbia un senso, poiché anche l’ingegnere più esperto può sbagliare, anche usando formule semplici come questa. Nel caso delle conversioni da Celsius a Kelvin e viceversa, in un caso bisogna sommare 273.15 e nell’altro bisogna sottrarre, ed è molto comune dimenticarsi quando fare l’una o l’altra. Per garantire che la conversione venga sempre eseguita correttamente, è possibile tenere conto dei seguenti due indizi:

• La temperatura in Kelvin deve essere sempre maggiore della temperatura in gradi Celsius . Ad esempio, se trasformando 400 °C in Kelvin il risultato dà 127 K, la trasformazione è sbagliata, poiché la temperatura in Kelvin non può mai essere inferiore alla temperatura in °C.
• La temperatura in Kelvin non può mai essere negativa , poiché è una scala assoluta e il valore minimo è zero (nessuna unità, solo zero). Se, quando si converte una temperatura in Kelvin, il risultato è, diciamo, -150 K, la conversione è sbagliata.

La conversione inversa, da Kelvin a Celsius

Per convertire da Kelvin a gradi Celsius, devi solo risolvere una delle due equazioni, il che comporta la sottrazione di 273,15 da entrambi i lati della formula:

O, più correttamente,

Come convertire Celsius in altre unità

La temperatura in gradi Celsius può essere convertita in qualsiasi altra scala di temperatura, sia essa relativa o assoluta. Ad esempio, puoi anche convertire i gradi Celsius in Fahrenheit (che è una scala relativa) oppure puoi convertire i gradi Celsius in Rankine (che è una scala assoluta).

Fonti

• Atkins, P. & dePaula, J. (2008). Chimica Fisica . (8a ed.). Editoriale medico panamericano.