Convertidor de temperatura: Celsius, Fahrenheit, Kelvin

Convertidor de temperatura

Un convertidor de temperatura cambia una lectura de temperatura de una escala a otra, por ejemplo, de Celsius a Fahrenheit. Esta página convierte una sola lectura a la vez en las cuatro escalas habituales: Celsius, Fahrenheit, kelvin y Rankine.

Qué hace la calculadora

Introduzca una temperatura y seleccione la escala en la que se midió. La página la convierte primero a Celsius y después a cada una de las cuatro escalas, y muestra las cuatro respuestas juntas. Un botón de copia coloca las cuatro en el portapapeles.

Nada es más frío que el cero absoluto, por lo que una lectura inferior se rechaza en lugar de convertirse. La página indica qué valor tiene el cero absoluto en la escala elegida y no muestra ningún número.

Cómo convertir entre escalas de temperatura

Celsius y Fahrenheit difieren en dos aspectos: el tamaño de un grado y la posición del cero. Un grado Fahrenheit tiene 5/9 del tamaño de un grado Celsius, y 0 °C equivalen a 32 °F, no a 0 °F. Por tanto, una conversión necesita una multiplicación y una suma:

$F = C \times \frac{9}{5} + 32$

$K = C + 273.15$

$R = (C + 273.15) \times \frac{9}{5}$

donde C es la temperatura en grados Celsius, F en grados Fahrenheit, K en kelvin y R en grados Rankine.

Cada relación puede invertirse para hacer la conversión en el otro sentido:

$C = (F - 32) \times \frac{5}{9}$

$C = K - 273.15$

$C = R \times \frac{5}{9} - 273.15$

Los grados kelvin y Celsius tienen el mismo tamaño, por lo que ese par solo necesita un desplazamiento. Los grados Rankine tienen el mismo tamaño que los grados Fahrenheit, y la escala Rankine comienza en el cero absoluto, de modo que 0 °R equivalen a 0 K y una lectura Rankine siempre es una lectura Fahrenheit más 459,67.

Tratar 9/5 como si fuera toda la conversión es el error habitual. Un convertidor que multiplicara y olvidara el desplazamiento mostraría 0 °C como 0 °F; la operación parecería correcta, aunque la respuesta tendría un error de 32 grados.

La única regla que realmente aplica la página

El convertidor no utiliza una fórmula independiente para cada par de escalas. Guarda dos números por escala, un tamaño y un desplazamiento, y aplica una sola relación:

$b = v \times s + o$

donde v es el valor introducido, s es el tamaño de uno de sus grados medido en grados Celsius, o es el desplazamiento que lleva su cero hasta el cero Celsius, y b es la lectura en Celsius. Fahrenheit tiene un tamaño de 5/9 y un desplazamiento de −160/9; el kelvin, un tamaño de 1 y un desplazamiento de −273,15. En el sentido inverso se deshacen los mismos dos pasos. Cada escala de la página ocupa una fila de esa tabla, por lo que las cuatro respuestas no pueden divergir.

Qué constantes son exactas

Los cuatro números utilizados arriba son definiciones, no mediciones, por lo que nunca serán revisados a partir de un experimento mejor.

En esta página se redondean dos elementos, y ninguno es una constante definitoria. La fracción 5/9 no tiene una forma decimal exacta, por lo que cualquier decimal que se escriba para ella es una truncación; el código conserva 5/9 y 160/9 como fracciones en lugar de decimales. Además, los cuatro resultados se muestran con ocho cifras significativas. Solo se redondea la presentación. La conversión utiliza el valor tal como se introdujo.

Ejemplo práctico

Una lectura de 20 °C, una temperatura ambiente templada, se convierte de la siguiente manera.

Fahrenheit: 20 × 9/5 = 36, y 36 + 32 = 68 °F (20 °C).

Kelvin: 20 + 273,15 = 293,15 K.

Rankine: 20 + 273,15 = 293,15, y 293,15 × 9/5 = 527,67 °R.

Un segundo ejemplo funciona en el sentido contrario y no da un resultado exacto. Para 350 °F (177 °C), un horno caliente: 350 − 32 = 318, y 318 × 5/9 = 176,6666… °C, que la página muestra como 176,66667 °C después de redondear a ocho cifras significativas.

Puntos fijos

Conviene reconocer estas lecturas, y cada fila se comprueba mediante una prueba introducida sucesivamente en las cuatro escalas.

La fila −40 no es una coincidencia. Los valores Fahrenheit aumentan más rápido que los valores Celsius y comienzan más arriba, de modo que las dos líneas se cruzan una vez, en −40.

Cero absoluto

El cero absoluto es el punto en el que una sustancia ya no tiene energía térmica que ceder. Se encuentra en −273,15 °C, y esa cifra es exacta: el kelvin y el grado Celsius tienen el mismo tamaño y sus ceros están separados por 273,15 por definición (13.ª CGPM, 1967/68). En las otras escalas equivale a −459,67 °F (-273 °C), 0 K y 0 °R.

La página rechaza cualquier lectura inferior. Un número inferior al cero absoluto no representa una temperatura muy fría; no es una temperatura.

La comprobación redondea ambos lados antes de compararlos. El cero absoluto puede llegar al valor interno en Celsius como −273,15 por una ruta y como −273,15000000000003 por otra, porque un ordenador almacena estos números en binario y 273,15 no tiene una forma binaria exacta. Comparar los valores sin procesar indicaría al usuario que el cero absoluto está por debajo del cero absoluto.

El mismo ruido de redondeo aparece en las respuestas. Convertir −459,67 °F (-273 °C) da aproximadamente −0,000000000000028 K en lugar de 0 K. El convertidor reconoce un residuo tan pequeño como ruido producido al restar dos números de tamaño similar y muestra un 0 K limpio.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se convierte Celsius a Fahrenheit? Multiplique la lectura Celsius por 9/5 y después sume 32. Para 20 °C: 20 × 9/5 = 36, y 36 + 32 = 68 °F.

¿Cómo se convierte Fahrenheit a Celsius? Reste primero 32 y después multiplique por 5/9. Para 68 °F: 68 − 32 = 36, y 36 × 5/9 = 20 °C.

¿Por qué no basta con restar 32? Porque las dos escalas también utilizan grados de distinto tamaño. Un grado Fahrenheit equivale a 5/9 de un grado Celsius, por lo que la diferencia entre ambas lecturas aumenta al subir la temperatura. A 0 °C la diferencia es 32; a 100 °C es 112.

¿Hay una forma rápida de estimarlo mentalmente? Duplicar la lectura Celsius y sumar 30 da un valor aproximado para las temperaturas cotidianas. Para 20 °C da 70, frente a los 68 °F exactos. El error aumenta con la temperatura, por lo que sirve como orientación aproximada, no como conversión.

¿Qué es Rankine y quién la utiliza? Rankine es una escala absoluta basada en grados del tamaño de los Fahrenheit, cuyo inicio es el cero absoluto. Aparece en algunos trabajos de ingeniería en Estados Unidos, donde se necesita una temperatura absoluta pero las cifras circundantes están expresadas en Fahrenheit.

¿Por qué la página muestra a veces menos decimales de lo esperado? Los resultados se redondean a ocho cifras significativas. Un valor como 176,6666… °C se repite indefinidamente, por lo que se muestra como 176,66667 °C. El redondeo se aplica únicamente a la presentación.