📏 Tema 17: Escalas, unidades de medida, calor y temperatura

Diputación de Granada · Agencia Provincial de Extinción de Incendios (APEI) · Bombero/a

Resumen

Este tema parece de ciencias, pero en el parque lo usas cada día: presiones en bar, caudales en litros por minuto, potencias de motores, temperaturas de un incendio. La norma que manda es el Real Decreto 2032/2009, de 30 de diciembre, de unidades legales de medida, modificado por el Real Decreto 493/2020 (el que adaptó las definiciones a la redefinición del SI de 2019). Su artículo único dice que el sistema legal obligatorio en España es el Sistema Internacional de Unidades (SI) adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas, y su disposición derogatoria deja sin efecto el antiguo RD 1317/1989.

Una escala es una relación entre dos medidas: en un plano o mapa, la que hay entre la distancia dibujada y la real (1:500 quiere decir que 1 cm son 5 m; se trabaja a fondo en el tema 16); en un termómetro, la graduación con la que se expresa la temperatura (Celsius, Kelvin, Fahrenheit). Medir es comparar una magnitud con una unidad: el valor es siempre un número por una unidad (capítulo III, apartado 2.1), y ese número cambia si cambias de unidad aunque la magnitud sea la misma. El SI tiene siete unidades básicas (tabla 1): metro (m, longitud), kilogramo (kg, masa), segundo (s, tiempo), amperio (A, corriente), kelvin (K, temperatura termodinámica), mol (cantidad de sustancia) y candela (cd, intensidad luminosa). Desde 2020 todas se definen fijando constantes: el segundo, con la frecuencia del cesio 133 (9 192 631 770 Hz); el metro, con la velocidad de la luz (299 792 458 m/s); el kilogramo, con la constante de Planck; el amperio, con la carga elemental; el kelvin, con la constante de Boltzmann; y el mol, con el número de Avogadro.

Las demás unidades son derivadas y se forman multiplicando o dividiendo las básicas. Las que caen en este tema son: superficie en metros cuadrados (m²) y volumen en metros cúbicos (m³) (tabla 2); y con nombre propio (tabla 3), la fuerza en newton (N = m kg s⁻²), la presión en pascal (Pa = N/m²), la energía, el trabajo y la cantidad de calor en julio (J = N m) y la potencia en vatio (W = J/s). Con esto haces cualquier cálculo básico: presión es fuerza entre superficie, trabajo es fuerza por distancia y potencia es trabajo entre tiempo, así que 6 000 J en 2 s son 3 000 W.

El capítulo IV autoriza unidades que no son SI pero se usan a diario. En la tabla 6 están el minuto, la hora (3 600 s) y el día; el grado de ángulo; la hectárea (1 ha = 10⁴ m²); el litro (1 L = 1 dm³ = 10⁻³ m³, así que 1 m³ son 1 000 L) y la tonelada (10³ kg). En la tabla 8, de uso en sectores concretos, están el bar (1 bar = 100 kPa = 10⁵ Pa), el milímetro de mercurio (solo para la presión sanguínea y otros fluidos corporales), la milla náutica (1 852 m), el nudo y el área (1 a = 10² m², para fincas). La nota (a) recuerda que la antigua atmósfera normal era 101 325 Pa.

Las reglas de escritura (capítulo III) dan preguntas fáciles de fallar. Los símbolos son entidades matemáticas: no llevan punto ni plural (km, no «kms.»), entre el número y el símbolo va un espacio (también en «25 °C»; solo el grado, minuto y segundo de ángulo van pegados) y los nombres de unidades van en minúscula aunque vengan de un científico («newton», «grado Celsius»). Los prefijos van pegados a la unidad y no se combinan; los de múltiplo se escriben en mayúscula salvo da (deca), h (hecto) y k (kilo), y los de submúltiplo en minúscula. Para el litro valen «l» y «L», pero se recomienda la L mayúscula. El separador decimal preferido es la coma, y los prefijos nunca se usan con minuto, hora ni día.

Calor y temperatura no son lo mismo. El calor es energía en tránsito entre cuerpos a distinta temperatura y se mide en julios (la caloría está en desuso); la temperatura indica el nivel de agitación térmica. La temperatura Celsius se define como t = T − T₀ con T₀ = 273,15 K, y el grado Celsius es igual en magnitud al kelvin, de modo que una diferencia de 25 °C es una diferencia de 25 K. El manual del CEIS Guadalajara da además la conversión a Fahrenheit, °F = °C × 1,8 + 32 (100 °C son 212 °F), y recuerda que el agua es una excepción a la dilatación: entre 4 °C y 0 °C se dilata al enfriarse.

Para el bombero lo importante es cómo se transmite el calor (manual de incendios del CEIS Guadalajara): por conducción, por contacto molecular directo, mejor en sólidos que en líquidos y gases e imposible en el vacío; por convección, a través de un fluido que se mueve, normalmente en sentido vertical ascendente porque el aire caliente se expande y sube; y por radiación, mediante ondas electromagnéticas. El agua enfría tanto porque absorbe muchísimo calor: su calor específico es 1 cal/g·°C y, según el manual, un litro a 15 °C necesita 85 kcal para llegar a 100 °C y 539 kcal más para evaporarse del todo.

Los aparatos de medida que manejarás están en los manuales del CEIS Guadalajara: el manómetro mide la presión, que es relativa si toma como referencia la presión atmosférica y absoluta si toma el cero absoluto (la columna de aire al nivel del mar pesa lo que una columna de mercurio de 760 mm, y la atmósfera normal son 101 325 Pa); el termómetro y la cámara térmica, que convierte la radiación infrarroja en imagen (lente de germanio); el detector de gases o explosímetro, con sensores de H₂S, CO, O₂ y CH₄ (este último mide el % del límite inferior de explosividad y se enciende siempre en aire limpio); el radiámetro, con detector Geiger-Müller y lectura en Sv/h; el anemómetro, que da viento, temperatura y humedad (higrómetro); y el medidor láser de distancias, superficies y volúmenes.

Claves para el examen

• RD 2032/2009 (modificado por RD 493/2020): el SI es el sistema legal obligatorio; derogó el RD 1317/1989.
• 7 unidades básicas: m, kg, s, A, K, mol, cd.
• Kilogramo definido por la constante de Planck; metro, por la velocidad de la luz; segundo, por el cesio 133.
• Fuerza: newton (N = m kg s⁻²). Presión: pascal (Pa = N/m²).
• Energía, trabajo y calor: julio (J = N m). Potencia: vatio (W = J/s).
• 1 L = 1 dm³ = 10⁻³ m³ → 1 m³ = 1 000 L.
• 1 ha = 10⁴ m²; 1 a = 10² m²; 1 t = 10³ kg; 1 h = 3 600 s.
• 1 bar = 100 kPa = 10⁵ Pa; mmHg solo para presión sanguínea.
• t (°C) = T − 273,15 K; 1 °C de diferencia = 1 K.
• °F = °C × 1,8 + 32 (100 °C = 212 °F).
• Símbolos sin punto ni plural, con espacio: «25 km», «25 °C».
• Prefijos de múltiplo en mayúscula salvo da, h y k; se recomienda L mayúscula para el litro.
• Calor: conducción (no en el vacío), convección (ascendente) y radiación (ondas electromagnéticas).
• Presión relativa: referida a la atmosférica; absoluta: referida al cero absoluto. Atmósfera normal = 760 mm de mercurio = 101 325 Pa.
• Explosímetro: H₂S, CO, O₂ y CH₄ (LEL); radiámetro: Geiger-Müller y Sv/h.

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