¿Por qué notamos frío el metal y caliente la madera a la misma temperatura?

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Nuestro sentido del tacto no es bueno para medir la temperatura de un cuerpo. Al tocar algo, que lo notemos frío o caliente dependerá, en primer lugar, de la temperatura de nuestra mano: si el objeto que tocamos está más caliente que nuestra mano, diremos que el objeto está caliente; si el objeto en cuestión está más frío que nuestra mano, nuestra percepción será de frío. No podremos decir nada acerca de la temperatura real del objeto: únicamente podremos hablar de nuestra percepción.

Además, cuando tocamos un objeto metálico y otro de madera a la misma temperatura, nuestras sensaciones son bien distintas: el objeto metálico nos parecerá más frío que la madera. A pesar de que, en este caso, hablamos de objetos a la misma temperatura. La subjetividad cuando de nuestro sentido del tacto se trata, nos puede jugar malas pasadas. Sea un día frío y sin viento; sea, en otro momento, un día frío, a la misma temperatura que el anterior y con mucho viento: nuestras sensaciones también son muy distintas en ambos ejemplos. Por tanto, para poder medir temperaturas de manera fiable, hubo que buscar algún fenómeno físico que cambiara regularmente y que se pudiera medir. Y la primera persona que trató de encontrar ese fenómeno físico fue Galileo Galilei (1564-1642).

De una manera un tanto rudimentaria, Galileo construyó hacia 1592 el que podríamos considerar el primer termómetro de la historia. Ideó un mecanismo que le permitiera conocer de forma aproximada la temperatura sin que el acto de medida tuviera caracter subjetivo. El mecanismo consistía en una ampolla provista de un tubo largo y de un depósito de agua: el extremo abierto del tubo se introducía en el recipiente de agua. Galileo comprobó que, si calentaba la ampolla y posteriormente dejaba que esta se enfriara, a medida que bajaba la temperatura de la misma, el aire contenido en la ampolla se contraía haciendo que parte del agua subiera por el tubo. De este modo, a medida que la ampolla era calentada o enfriada, el nivel del agua bajaba o subía por el tubo: la altura del nivel del agua podía servir para marcar la temperatura.

Con ese instrumento tan simple, Galileo pudo «medir el calor», significado de la palabra griega «termómetro». Sin duda fue el primero de estos instrumentos y, aunque era más científico que “poner la mano” al ser menos subjetivo, era muy vulnerable a cualquier cambio en la presión atmosférica, puesto que esos cambios de presión afectaban a la altura de la columna de agua, restando precisión a la medida real de temperatura. Hacía falta, por tanto, que la técnica mejorase un poco más, si queríamos obtener una mayor exactitud en nuestras medidas.

Hubo que esperar un siglo hasta la aparición de otro termómetro, distinto del de Galileo. Lo fabricó el físico francés Guillaume Amontons (1663-1705). Con este termómetro, Amontons podía medir la temperatura por el cambio de presión del gas, en vez del cambio en el volumen. Utilizando su termómetro, Amontons fue capaz de demostrar que el agua hervía siempre a la misma temperatura. Además, Amontons demostró que el cambio de volumen de un gas según variaba la temperatura, era el mismo. Algo que le pareció que era una propiedad de todos los gases, pues ocurrió con varios gases distintos con los que experimentó.

Ambos termómetros, el de Galileo y el de Amonstons, eran sensibles a la presión atmosférica, por ser termómetros con una abertura. Hacia 1654, Fernando II de Medici (1610-1670), construyó el primer termómetro cerrado. En este tipo de termómetros se utilizaba o bien agua, o bien alcohol. Esto era también un inconveniente puesto que ambos desprendían vapores que afectaban a la presión y, por tanto, a la medida. Además, el punto de ebullición del alcohol es demasiado bajo por lo que se volatilizaba a temperaturas realmente bajas.

En 1714, el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) realizó un cambio revolucionario. Sustituyó el agua y el alcohol por mercurio. El mercurio tiene varias cualidades que lo hacen ideal para ser utlizado en un termómetro. Se mantiene en estado líquido en un rango muy ámplio de temperatura, desprende muy poco vapor y se dilata y contrae a un ritmo constante con los cambios de temperatura. Este fue el primer termómetro realmente útil para la ciencia. Sin embargo, Fahrenheit utilizó una escala de temperatura algo complicada, con el 32 como punto de fusión del agua y 212 como punto de ebullición.

Unos años más tarde, en 1742, el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744), propuso una nueva escala con algo más de lógica, pero todavía peculiar. Celsius pensó que sería mucho más adecuado utilizar una escala centígrada que fuera del 100 al cero. El grado 100 de la escala se correspondería con el punto de fusión del agua, cuando ésta se convierte en hielo; mientras que el grado cero se correspondería con el punto en el que el agua se convierte en gas. Manejar una escala de 100 a 0 era mucho más sencillo y lógico que manejar una tan arbitraria como la Fahrenheit. Sin embargo, la gradación propuesta por Celsius no tenía mucha lógica: subir la temperatura de algo implicaba bajar grados en un termómetro. Así se lo hizo ver su amigo Carl von Linneo (1707-1778), científico naturalista, botánico y zoólogo sueco y Celsius modificó su gradación centígrada dándole la vuelta a los extremos, situando el cero como el punto de congelación del agua y el 100 como el punto de ebullición.

Podemos decir, por tanto, que fue a partir de 1714 cuando medir la temperatura dejó de ser un acto subjetivo y dependiente del entorno para convertirse en un acto científico. Pero volvamos a la pregunta que da origen al título del artículo: ¿por qué, a la misma temperatura, dos objetos tan distintos como el metal y la madera se muestran de manera tan diferente a nuestro sentido del tacto?

La respuesta tiene mucho que ver con una propiedad que tienen todas las sustancias: la conductividad del calor. El metal es muy buen conductor de la temperatura, mientras que la madera no. Cuando situamos nuestra mano sobre una superficie metálica la notamos más fría porque el metal nos roba literalmente el calor de nuestra mano y lo conduce por todo el material. Sin embargo, cuando situamos nuestra mano sobre una superficie de madera que esté a la misma temperatura que el metal, como la madera conduce realmente mal el calor, el calor que genera nuestra mano permanece más tiempo sobre la superficie de la madera al ser muy lentamente absorbido por ésta y le da tiempo a calentarla, de manera que nuestra sensación es que la madera es más cálida.

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