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El tiempo y la temperatura: definiciones históricas del segundo, Celsius y kelvin

📄 teoria fisica 🎓 secundaria · 2° Secundaria México 🇲🇽 MX 🗣 Español
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Página 149 de Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico.   Libro de Educación Secundaria Grado 2°  Ciclo Escolar 2025 - 2026
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  1. El día solar varía y dependía del relojero. 2) 9 192 631 770 transiciones del cesio-133. 3) Por dividir en 100 partes. 4) -273.15 °C = 0 K. 5) 172 800 s.
📚 theory fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 149

Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026

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Ejercicio 1

Explica por qué la definición tradicional del segundo basada en el día solar dejó de ser precisa.

  1. La definición tradicional dividía el día solar en 86\,400 partes usando engranajes de un reloj mecánico.
  2. Su precisión dependía de la destreza del relojero, no de una constante universal.
  3. Al mejorar los instrumentos se observó que los días no duraban lo mismo: variaban según la época del año.
Respuesta

Porque el día solar no tiene duración constante a lo largo del año y la reproducibilidad dependía del relojero, no de un patrón físico invariable.

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Ejercicio 2

¿Cuál es la definición actual del segundo desde 1967?

  1. Se abandonó el patrón astronómico y se adoptó una constante física de la naturaleza.
  2. Se eligió la transición del átomo de cesio 133.
  3. La definición es el tiempo necesario para que ocurran exactamente 9\,192\,631\,770 transiciones.
Respuesta

El segundo es el tiempo que necesita el átomo de cesio 133 para efectuar exactamente 9\,192\,631\,770 transiciones.

3
Ejercicio 3

¿Por qué al grado Celsius también se le llamó centígrado?

  1. Celsius dividió una columna de mercurio en 100 partes iguales.
  2. Cada división recibió el nombre de grado (°).
  3. Cien partes equivalen a "centi" (cien) + "grado".
Respuesta

Porque la escala se construyó dividiendo la columna de mercurio en 100 partes iguales, de ahí el nombre centígrado.

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Ejercicio 4

Convierte la temperatura del cero absoluto a la escala Celsius y explica su significado.

  1. El texto indica que la temperatura mínima corresponde a -273.15\,^\circ\text{C}.
  2. En la escala kelvin, esa temperatura es 0\,\text{K}.
  3. La relación es T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273.15.

0\,\text{K} = -273.15\,^\circ\text{C} + 273.15 = 0\,\text{K}

Respuesta

El cero absoluto equivale a -273.15\,^\circ\text{C} o 0\,\text{K}, la temperatura mínima teórica para las cosas.

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Ejercicio 5

Completa: 1 día solar = 86\,400 segundos. ¿Cuántos segundos hay en 2 días solares?

  1. Un día solar tiene 86\,400\,\text{s}.
  2. Para dos días: 2 \times 86\,400.
  3. Resultado: 172\,800\,\text{s}.
Respuesta

172\,800\,\text{s}.

Contenido de la página

El tiempo

El segundo, al igual que el metro, tuvo varias definiciones durante la historia. La más relevante hace referencia a los fenómenos naturales, concretamente al ciclo del día y la noche; al intervalo de tiempo que dura ese ciclo se le llama día solar. La definición tradicional del segundo consistía en dividir el día solar en 86 400 partes utilizando los engranajes de un reloj mecánico. No obstante, su precisión se basaba en la destreza del relojero para reproducirlo.

Después, al mejorar los instrumentos de medición, se observó que los días no siempre duraban lo mismo, pues variaban según la época del año. No fue sino hasta 1967, cuando el segundo se redefinió a partir de una constante física de la naturaleza: el tiempo que necesita el átomo de cesio 133 para efectuar exactamente 9 192 631 770 transiciones.

La temperatura

Por otro lado, la temperatura se mide de manera común en grados Celsius, cuyo símbolo es °C. Dicha unidad recibe su nombre en honor al físico y astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744). En la época de Celsius, el siglo XVIII, ya existían los termómetros de mercurio, pero no era la única unidad de medida, por lo que él sugirió una nueva al dividir una columna de mercurio en 100 partes iguales, de manera que por inspección visual era posible determinar el cambio en la temperatura con respecto del cambio en la altura de la columna de mercurio. A cada una de estas divisiones se le llamó grado (°), de ahí su nombre de centígrado.

El grado Celsius es una unidad reconocida por el SI; sin embargo, la unidad de medida fundamental para medir la temperatura es el kelvin, cuyo símbolo es K. El kelvin fue propuesto por William Thomson (1824-1907) a mediados del siglo XIX, al retomar trabajos realizados por otros científicos sobre la existencia de una temperatura mínima para las cosas. Esta temperatura, en la escala de Celsius, corresponde a −273.15 °C.

Ejemplos resueltos

Convierte 25 °C a kelvin.

  1. Usamos T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273.15.
  2. Sustituimos: T(\text{K}) = 25 + 273.15.
  3. Resultado: 298.15\,\text{K}.

Respuesta: 298.15\,\text{K}.

Tabla

Unidad Símbolo Definición Personaje
Segundo s 9 192 631 770 transiciones del Cs-133
Grado Celsius °C 1/100 de la escala entre hielo y vapor Anders Celsius
Kelvin K Unidad fundamental; 0 K = -273.15 °C William Thomson

Diagrama

timeline
    title Evolución de la definición del segundo
    1700s : Día solar dividido en 86 400 partes
    1800s : Relojes mecánicos y destreza del relojero
    1967 : Definición con el átomo de cesio 133

Fórmulas y ecuaciones

T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273.15

1\,\text{día solar} = 86\,400\,\text{s}

1\,\text{s} = 9\,192\,631\,770\,\text{transiciones del Cs-133}

T(\text{K}) = T(^\circ\text{C}) + 273.15

0\,\text{K} = -273.15\,^\circ\text{C}

Glosario (6)

día solar
Intervalo de tiempo que dura el ciclo del día y la noche.
segundo
Unidad de tiempo del SI; desde 1967 se define con las transiciones del átomo de cesio 133.
grado Celsius
Unidad de temperatura que divide en 100 partes la escala entre el punto de congelación y ebullición del agua; símbolo °C.
centígrado
Nombre antiguo del grado Celsius, por dividir la escala en 100 partes.
kelvin
Unidad fundamental de temperatura del SI; símbolo K, propuesta por William Thomson.
cero absoluto
Temperatura mínima teórica, equivalente a 0 K o −273.15 °C.

Preguntas para practicar

¿Por qué crees que se necesitó redefinir el segundo con una constante física?

Porque los patrones astronómicos y mecánicos no eran suficientemente estables ni reproducibles. Una constante atómica permite que cualquier laboratorio del mundo obtenga la misma duración del segundo. Esto garantiza uniformidad en la ciencia y la tecnología.

¿Qué ventaja tiene el kelvin sobre el grado Celsius como unidad fundamental?

El kelvin parte del cero absoluto, la temperatura mínima teórica, por lo que no tiene valores negativos. Esto simplifica las leyes físicas, como la ley de los gases, donde la temperatura debe usarse en escala absoluta. Por eso el SI lo adopta como unidad fundamental.

Temas y conceptos clave

El tiempoLa temperaturaUnidades de medidadía solarsegundocesio 133grado Celsiuscentígradokelvincero absoluto
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Figuras de la página (3)

Cronómetro mecánico analógico con escala de segundos.
Figura 1 image
Cronómetro digital sostenido en la mano mostrando 00:00 00.
Figura 2 image
Dos vasos de precipitados: uno con hielo y termómetro, otro calentado con mechero y termómetro.
Figura 3 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se define actualmente el segundo?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Por qué el kelvin es la unidad fundamental de temperatura?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Cuál es la diferencia entre grado Celsius y kelvin?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • Concepto de magnitud y unidad de medida
  • Uso de instrumentos de medición
  • Operaciones básicas con números enteros y decimales
Siguiente tema sugerido
Conversión entre escalas termométricas Celsius, Kelvin y Fahrenheit
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 2052 caracteres

El tiempo

El segundo, al igual que el metro, tuvo varias defi niciones durante la historia. La más relevante hace referencia a los fenómenos naturales, concretamente al ciclo del dia y la noche; al intervalo de tiempo que dura ese ciclo se le llama dia solar. La defi nición tradicional del segundo consistía en dividir el dia solar en 86 400partes utilizando los engranajes de un reloj mecánico. No obstante, su precisión se basaba en la destreza del relojero para reproducirlo.

Después, al mejorar los instrumentos de medición, se observóque los dias no siempre duraban lo mismo, pues variaban según la época del ano. No fue sino hasta 1967, cuando el segundo se redefinió a partir de una constante fisica de la naturaleza: el tiempo que necesita el átomo de cesio 133 para efectuar exactamente 9 192 631 770 transiciones.

La temperatura

Por otro lado, la temperatura se mide de manera común en grados Celsius, cuyo símbolo es C. Dicha unidad recibe su nombre en honor al fisico y astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744). En la época de Celsius, el siglo xvil, ya existían los termómetros de mercurio, pero no era la única unidad de medida, por lo que él sugirió una nueva al dividir una columna de mercurio en 100 partes iguales, de manera que por inspección visual era posible determinar el cambio en la temperatura con respecto del cambio en la altura de la columna de mercurio. A cada una de estas divisiones se le llamó grado (*), de ahí su nombre de centigrado.

El grado Celsius es una unidad reconocida por el sI; sin embargo, la unidad de medida fundamental para medir la temperatura es el kelvin, cuyo símbolo es K. El kelvin fue propuesto por William Thomson (1824-1907) a mediados del siglo xix, al retomar trabajos realizados por otros científicos sobre la existencia de una temperatura mínima para las cosas.Esta temperatura, en la escala de Celsius, corresponde a -273.15 °C.

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