Quais as escalas termométricas utilizadas para medir a temperatura?

As escalas termométricas são usadas para representar a temperatura em diferentes unidades. Toda escala termométrica apresenta dois pontos fixos que são definidos a partir de alguma propriedade física de alguma substância que possa ser facilmente observada quando o corpo é submetido às mesmas condições.

Escala Celsius

A escala termométrica mais utilizada no mundo é a escala Celsius. Essa escala é baseada na água pura e tem como pontos fixos os pontos de fusão (0 ºC) e ebulição da água (100 ºC), em condições normais de pressão. A escala Celsius foi criada no ano de 1722, pelo astrônomo sueco Anders Celsius.

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Escala Fahrenheit

A escala Fahrenheit foi descoberta por Daniel Gabriel Fahrenheit, um físico e engenheiro alemão, no ano de 1724.

Alguns países como os Estados Unidos ainda utilizam a escala Fahrenheit. Essa escala foi criada de modo que a temperatura de fusão da água fosse de 32ºF e que cada grau dessa escala correspondesse a 1,8 graus na escala Celsius, por isso a temperatura de fusão da água, na escala Fahrenheit, é de 212 ºF.

Ambas escalas, Celsius e Fahrenheit, são consideradas escalas usuais, isto é, não são escalas termodinâmicas. Uma escala termodinâmica deve levar em conta o fato de que o seu menor valor de temperatura, aquele no qual os átomos de uma porção de substância são encontrados perfeitamente em repouso, deve ser igual a 0, diferentemente do que ocorre nas escalas citadas, que admitem valores negativos de temperatura.

Uma importante diferença entre a escala Fahrenheit e as demais escalas é que essa não é uma escala centígrada, isso é: a distância entre os seus pontos fixos não é de 100 graus, mas sim de 180 graus.

Escala Kelvin

A primeira escala que levou em conta a não utilização de valores negativos de temperatura foi a escala Kelvin, adotada atualmente pelo Sistema Internacional de Unidades. A escala Kelvin atribui a temperatura à agitação térmica dos átomos, por isso, seu limite inferior é o 0 K, conhecido como zero absoluto. Por razões históricas e práticas, alguns países continuam a utilizar as escalas Celsius e Fahrenheit.

A escala Kelvin foi proposta em 1848 por William Thomson, um físico e engenheiro irlandês, conhecido pelo título de Lorde Kelvin. Diferentemente de outras medidas de temperatura, a escala Kelvin não utiliza a terminologia de graus, por ser uma unidade absoluta de temperatura e não uma escala criada com base em alguma substância.

Observe a imagem abaixo, nela temos três termômetros calibrados nas escalas Kelvin, Celsius e Fahrenheit, respectivamente, que evidenciam os pontos fixos de cada uma das três escalas citadas:

Termômetros calibrados nas escalas Kelvin, Celsius e Fahrenheit

Conversão de escalas termométricas

É possível converter valores de temperatura entre as três escalas termométricas mais comuns. Para isso, utilizamos a seguinte identidade:

Confira um exemplo de utilização da fórmula acima. Vamos converter a temperatura de 80 ºF para ºC:

Variação de temperatura em escalas termométricas

Diferentemente do cálculo que é feito para realizar a conversão de temperaturas entre as escalas termométricas, podemos calcular o quanto a variação de temperatura em uma escala corresponde em outra escala. Para tanto, podemos utilizar a seguinte igualdade:

De acordo com as identidades mostradas acima, a variação de temperatura em graus Celsius é a mesma que a variação sofrida na escala Kelvin, portanto, se um corpo sofreu um acréscimo de temperatura de 10 ºC, sua temperatura aumentou em 10 K. No entanto, caso um corpo tenha sofrido um acréscimo de 10 ºC ou 10 K em sua temperatura, na escala Fahrenheit sua temperatura terá aumentado 18 ºF.

Exercícios sobre escalas termométricas

1) Um termômetro mede uma temperatura igual a 20 ºF, determine o valor dessa temperatura na escala Celsius e Kelvin.

Resolução:

Vamos usar a igualdade entre as escalas termométricas para calcular a temperatura de 20 ºF nas escalas pedidas:

No artigo de hoje, analisaremos dois conceitos fundamentais na termodinâmica, o calor e a temperatura. Estes dois conceitos, embora sejam totalmente diferentes, muitas vezes são confundidos. Assim, seu entendimento é fundamental para a continuidade do estudo da termodinâmica, assunto da disciplina de Física.

O calor pode ser definido como uma forma de transferência de energia entre dois corpos. A energia transferida é sempre externa ao corpo, e flui do mais quente para o mais frio. Sua unidade no Sistema Internacional (SI) é o joule (J).

Já a temperatura é associada a energia cinética das moléculas, ou seja, ao grau de agitação das mesmas. É possível medir a temperatura de um corpo ou objeto com o auxílio de um termômetro, que fornecerá o seu resultado em uma escala, sendo as principais a escala Celsius (°C), Fahrenheit (°C) e Kelvin (K).

A escala Celsius é a mais utilizada no Brasil e na maior parte dos países, foi apresentada em 1742, sendo seus pontos de referência o ponto de congelamento da água (0°C) e seu ponto de ebulição (100°C), medidos a pressão de 1 atmosfera.

A escala Kelvin se trata da escala dos padrões internacionais. Foi instituída por Lorde Kelvin e apresenta a mesma graduação que a escala Celsius, porém sua referência inicial é a temperatura de menor agitação das moléculas, conhecida como zero absoluto, sendo que 0K equivale a -273°C.

A escala Fahrenheit, criada em 1708, é utilizada principalmente em países de língua inglesa e possui como referências a temperatura de uma mistura de gelo e amônia, além da temperatura do corpo humano.

Conhecidas as três escalas, é fundamental saber fazer a conversão entre elas, já que muitas vezes não possuímos os valores nas escalas desejadas durante a realização de um exercício, por exemplo.

Utilizando os pontos de fusão e ebulição da água como referência, temos que:

Podemos utilizar a interpolação para obter uma relação entre as escalas, utilizando uma temperatura intermediária entre os pontos de referência utilizados. Assim:

Percebemos então que as escalas Celsius e Kelvin possuem a mesma graduação, sendo apenas o seu referencial inicial diferente. Com a utilização das equações acima, também se torna possível obter qualquer temperatura em ambas as escalas, de maneira rápida e eficaz. Além disso, utilizar a interpolação torna possível a transformação de qualquer temperatura em qualquer escala, sendo necessário apenas o conhecimento de seus pontos de referência. Com isso, temos um dos pilares fundamentais para que seja possível avançar nos estudos da termodinâmica.

Quais são as escalas termométricas utilizadas para medir a temperatura?

Quais são as 5 escalas termométricas?

Quais são as escalas de temperaturas mais utilizadas?

Quais são as escalas termométricas explique cada uma delas?