| Referencia | Kelvin (°K) | Celsius (°C) |
|---|---|---|
| Absolute zero | 0 °K | -273.15 °C |
| Freezing point of water | 273.15 °K | 0 °C |
| Average room temperature | 293.15 °K | 20 °C |
| Human body temperature | 310.15 °K | 37 °C |
| Boiling point of water | 373.15 °K | 100 °C |
El kelvin es la unidad base de temperatura termodinámica del Sistema Internacional de Unidades. Su símbolo es K, escrito sin signo de grado y sin la palabra grado, de modo que las temperaturas se expresan como 300 kelvin y no como 300 grados kelvin.
Su cero es el cero absoluto, la temperatura a la que el movimiento térmico de las partículas alcanza su mínimo cuántico. Nada puede estar más frío, lo que hace del kelvin una escala absoluta y no relativa. Esa propiedad importa en física porque los cocientes cobran sentido: un gas a 600 kelvin tiene el doble de temperatura absoluta que uno a 300, afirmación sencillamente falsa si esas temperaturas se escriben en Celsius o en Fahrenheit.
El tamaño del kelvin es idéntico al del grado Celsius, de modo que las diferencias de temperatura son numéricamente iguales en ambos. Solo difiere el desplazamiento, que es exactamente 273,15. William Thomson, más tarde lord Kelvin, propuso la escala absoluta en 1848, razonando a partir de los trabajos de Carnot sobre las máquinas térmicas que debía existir una temperatura termodinámica independiente de cualquier sustancia concreta.
Desde 2019 el kelvin se define fijando la constante de Boltzmann en exactamente 1,380649 por diez elevado a menos veintitrés julios por kelvin. La definición anterior empleaba el punto triple del agua, un punto físico real que sin embargo depende de la composición isotópica de la muestra. La criogenia, la astronomía, la espectroscopia y la temperatura de color en fotografía e iluminación usan la unidad, y por eso una bombilla de luz cálida se vende como 2700 K y la luz de día como 5500 K.
Disciplinas enteras habitan puntos concretos de la escala. El fondo cósmico de microondas está en 2,725 kelvin, el punto de ebullición del helio líquido en 4,2, y los superconductores del tipo antiguo funcionan por debajo de unos 20, razón por la cual necesitan helio y no nitrógeno. El nitrógeno líquido hierve a 77 kelvin y es barato, de modo que el descubrimiento en 1986 de materiales superconductores por encima de esa marca cambió lo que era practicable. En el otro extremo, una lámpara de filamento trabaja cerca de 2800 kelvin, la superficie del Sol está a 5800 y su núcleo alcanza quince millones. Expresar todo esto en una sola escala con un cero físico es lo que hace significativas tales comparaciones.
Cero kelvin equivale a menos 273,15 grados Celsius, y 273,15 kelvin equivale a 0 grados Celsius.
El grado Celsius es una unidad de temperatura en una escala donde el agua se congela a 0 y hierve a 100 bajo presión atmosférica normal. Su símbolo es el signo de grado seguido de C. Es la unidad cotidiana de temperatura de casi todos los países del mundo, y su grado tiene exactamente el mismo tamaño que el kelvin.
Anders Celsius propuso la escala en 1742 con los números al revés: 0 para el punto de ebullición del agua y 100 para el de congelación. Se discute si fue el propio Celsius, Carl Linneo o el fabricante de instrumentos Daniel Ekström quien la invirtió, pero la inversión ocurrió pocos años después de su muerte y la escala asciende desde entonces. Se llamó escala centígrada durante dos siglos y se rebautizó en honor de Celsius en 1948, en parte porque centígrado ya significaba una centésima de ángulo recto en la topografía francesa y española.
La definición moderna ya no se refiere al agua en absoluto. La escala Celsius se define a partir del kelvin, con el cero grados Celsius fijado en exactamente 273,15 kelvin, y el propio kelvin fijado por la constante de Boltzmann desde 2019. Los puntos de congelación y ebullición del agua son ahora resultados medidos y no definiciones, y ninguno cae exactamente en 0 o en 100 en todas las condiciones.
Estados Unidos es el único país grande que informa del tiempo en Fahrenheit, e incluso allí las ciencias trabajan en Celsius. La temperatura corporal, la cocina, la meteorología y el control de procesos industriales usan la unidad, y sus dos puntos de anclaje son lo bastante memorables como para que casi cualquiera estime una temperatura desconocida sin convertirla.
Una distinción gramatical encierra aquí un significado real. Una temperatura se escribe como grado Celsius, pero una diferencia entre dos temperaturas se escribe como kelvin, porque ambas escalas comparten el mismo intervalo y difieren solo en dónde está el cero. Los cálculos de calor expresan, por tanto, la capacidad calorífica específica en julios por kilogramo y por kelvin aun cuando las temperaturas mismas se den en Celsius, y un aumento de cinco grados Celsius es un aumento de exactamente cinco kelvin. El convenio parece pedante hasta que un cálculo mezcla una temperatura absoluta con una diferencia de temperatura, momento en el cual mantenerlas separadas es lo único que impide que un desplazamiento de 273,15 entre en la aritmética.
Cero grados Celsius equivale a 273,15 kelvin o a 32 grados Fahrenheit, y una variación de un grado Celsius equivale a una variación de 1,8 grados Fahrenheit.