Escalas termométricas: Celsius, Kelvin e Fahrenheit

O que é graduação de um termômetro? Quais são as três principais escalas termométricas? Celsius ou centrígrada. O que é a graduação de um termômetro? Quais são as três principais escalas termométricas? Por que a escala Kelvin é a escala absoluta?

Nessa aula de física para o Enem você revisará tudo sobre termometria. Vai entender como graduar um termômetro e aprenderá mais sobre as diferentes escalas termométricas existentes, assim como as fórmulas de conversão de uma escala para outra incluindo variação de temperatura, e o zero absoluto.

Medição de temperatura

A medição da temperatura foi algo muito pesquisado por cientistas a partir do século XVII. Após Galileu Galilei, em 1631, inventar o aparelho termoscópio a ar, esses dispositivos foram se tornando cada vez mais sofisticados e precisos.

Até o surgimento dos modernos termômetros digitais, os mais utilizados eram os de mercúrio. Esses instrumentos têm como base a dilatação de certa quantidade de mercúrio contido num recipiente de vidro (bulbo) ligado a um tubo de diâmetro bem pequeno.

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aula de escalas termometricas
Figura 1: Desenho de uma mão segurando um termômetro médico de mercúrio.

A escolha do mercúrio deveu-se ao fato de ser um líquido de dilatação regular. Quando a temperatura do termômetro aumenta, as moléculas de mercúrio aumentam sua agitação fazendo com que este se dilate, preenchendo o tubo capilar. Para cada altura atingida pelo mercúrio está associada uma Temperatura.

O uso do termômetro para medir a temperatura fundamenta-se no fato de que, após algum tempo em contato, o sistema e o termômetro adquirem a mesma temperatura, isto é, alcançam o equilíbrio térmico.

Escalas Termométricas

As escalas termométricas utilizadas hoje são três: a escala de Celsius, a de Fahrenheit e a de Kelvin. A escala de cada uma corresponde a um valor de altura atingida.

Escala Celsius

É a escala usada aqui no Brasil e na maior parte dos países. Foi oficializada em 1742 pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius (1701-1744). Esta escala tem como pontos de referência a temperatura de congelamento da água sob pressão normal (0°C) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100°C).

Ela é dita centígrada pois, entre o ponto de fusão e ebulição, é dividida em 100 intervalos menores. Já a escala de Fahrenheit, que veremos a seguir, foi dividida em 180 intervalos. A escala Kelvin também é centígrada.

Escala de Fahrenheit

É a escala menos utilizada. É usada apenas em cinco países no mundo, incluindo o Estados Unidos. Foi criada em 1708 pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), tendo como referência a temperatura do congelamento da água (0oF) e a temperatura do corpo humano (100°F).

Escala Kelvin

É conhecida também como escala absoluta. Foi criada pelo físico inglês Lorde Kelvin (1824-1907). Esta escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0 K) e é calculada a partir da escala Celsius.

Foi adotado, por convenção, não usar “grau” para esta escala, ou seja 0 K, lê-se zero Kelvin e não zero grau Kelvin.

Conversões entre as escalas termométricas

Observe abaixo as três escalas e seus pontos de temperatura comuns:

escalas termométricas

Para fixar, observe a tabela na imagem:

escalas termométricas

Podemos relacionar através de expressões, essas três escalas, da seguinte forma:

fórmulas de conversão de escalas

Uma relação muito útil entre Celsius e Fahrenheit, para não precisar utilizar as fórmulas de conversão das escalas é que 1oC corresponde a 1,8oF. Guarde isso ok?!

E quando o problema se trata de variação de temperatura? Como resolver?

Para variação de temperatura devemos utilizar uma outra expressão que leva em conta o intervalo dos dois pontos extremos das escalas, isto é, 100º para Celsius e Kelvin e 180º para Fahrenheit.

escalas termométricas conversão

Por exemplo: Se um corpo teve sua temperatura alterada de 10oC para 35oC. Sua variação foi de 25oC. Quanto corresponderia essa variação se sua temperatura tivesse sido medida em Fahrenheit?

Resolução:

resolução de exercício

Então, se tivesse sido medido na escala Fahrenheit, a variação seria 45oF.

O zero absoluto

O zero absoluto é uma temperatura em que a energia de movimento das moléculas tende a zero, ou seja, não há movimento.

Até 2013, nenhum cientista havia conseguido chegar a essa temperatura, mas uma equipe de cientistas fez com que um gás atingisse valores menores que o próprio zero absoluto.

Videoaula

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Exercícios sobre escalas termométricas

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Sobre o(a) autor(a):

Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.

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