Você sabia que diferentes lugares do mundo utilizam diferentes unidades de temperatura? No Brasil, medimos o calor por meio de graus Celsius (ºC) mas, nos Estados Unidos, os valores são medidos em Fahrenheit (ºF). Fato é que a mesma temperatura é representada por números diferentes em cada uma das diferentes escalas termométricas, como em 75 ºF = 23,88 ºC.
Neste artigo, conheça as origens e valores de base para as escalas de Celsius, Kelvin e Fahrenheit, as mais famosas do assunto. Depois, veja como converter os valores de uma escala nos valores de outra e, por fim, confira resolução de exercícios de prova que utilizam essas ou outras escalas termométricas.
Navegue pelo conteúdo
Principais escalas termométricas
Celsius
A escala termométrica de Celsius é baseada nas temperaturas de ebulição e fusão da água. Para padronizar os valores, ele utilizou como parâmetro um intervalo de cem números, por isso, pode ser chamada de uma escala centígrada.
No desenvolvimento dessa unidade de medida, ficou determinado que a temperatura de fusão da água, ou seja, quando ela transita entre os estados sólido e líquido, é o ponto inicial = 0ºC. Por outro lado, a temperatura de ebulição da água, quando ela se transforma de líquido em vapor, é a marca de 100ºC.
Note que, os parâmetros de 0 ºC ou 100ºC não limitam a escala, ou seja, é possível encontrar graus Celsius negativos (-10ºC) ou acima de 100 (235ºC). Os valores centígrados são uma forma de padronizar os intervalos de valores, com marcos bem definidos para isso. Isso significa que, por exemplo, aqueles processos que acontecem a mais de 100ºC estão em uma temperatura acima da necessária para a ebulição da água.
Fahrenheit
A escala de Fahrenheit foi criada no século XVIII, quando os termômetros de mercúrio estavam em desenvolvimento. Assim como Celsius, os marcos utilizados também se referem ao ponto de fusão e ebulição da água.
Dessa vez, ficou determinado que o ponto de fusão da água é igual a 32ºF, enquanto que o ponto de ebulição está em 212 ºF. O número de intervalos entre os pontos é de 180, por isso, a escala termométrica de Fahrenheit não é centígrada.
Kelvin
Por fim, a escala de Kelvin é mundialmente conhecida, principalmente em ambientes laboratoriais e assuntos acadêmicos. Afinal, é uma escala termométrica criada com o objetivo de atribuir um valor de temperatura para um momento em que as partículas químicas estivessem em ausência de movimento — conceito conhecido como zero absoluto.
Um dos critérios estabelecidos pelo autor foi que esse zero absoluto não poderia estar em valores negativos. Foi assim que definiu que o ponto de fusão da água está em 273 K, enquanto o ponto de ebulição é de 373 K. Observe que o intervalo de valores é centígrado e saiba que essa é a unidade utilizada pelo Sistema Internacional.
Conversão de escalas termométricas
A conversão de escalas termométricas pode ser importante quando, ao viajar, o indivíduo observar uma temperatura em uma unidade que não está habituado. Por exemplo, a diferença de valores entre Kelvin e Celsius pode dar aos brasileiros, a sensação que um dia está muito quente, como em 300 K. Mas, com as conversões efetuadas de maneira correta, percebemos que 300 K = 26,85 ºC.
Dada a importância dessas alterações matemáticas, os físicos criaram fórmulas matemáticas que relacionam essas escalas entre si.
Para escolher quais fórmulas relacionar, basta reconhecer quais unidades estão sendo convertidas. Escolha sempre a igualdade matemática que possua a escala termométrica do valor já conhecido e também a unidade de medida que deve ser fornecida ao final dos cálculos.
Conversão entre Celsius e Fahrenheit
TC / 5 = (TF – 32)/9
Fórmula geral para conversões entre C e F: TC.9= (TF – 32).5
Por exemplo, quando a temperatura de um dia é de 25 ºC em média, sua temperatura em F será de:
TC.9 = (TF – 32).5
TC.9 = 5TF – 160
25.9 = 5TF – 160
225 = 5TF – 160
5TF = 385
TF = 77 ºF
Assim, 25 ºC = 77 ºF.
Conversão entre Kelvin e Celsius
TC / 5 = (TK – 273)/5
Fórmula geral para conversões entre K e C: TC = TK – 273
Vamos converter, então, os 27 ºC na unidade de Kelvin?
TC = TK – 273
27 = TK – 273
27 + 273 = TK
300 = TK
Assim, 300 K = 27 ºC
Conversão entre Kelvin e Fahrenheit
Fórmula geral para conversões entre K e F: (TK – 273)/5 = (TF – 32)/9
Vamos, então, entender quantos graus Fahrenheit são equivalentes a 300 K?
(TK – 273)/5 = (TF – 32)/9
(300 – 273)/5 = (TF – 32)/9
(27.9)/5 = TF – 32
243/5 = TF – 32
48,6 + 32 = TF
TF = 80,6 º F = 300 K
Conversão entre outras as escalas
Conhecer as fórmulas para conversão entre as escalas termométricas é importante, mas, às vezes, é importante estabelecer relações entre escalas criadas especialmente para uma questão de vestibular.
Nesses casos, é importante construir uma regra de três que se traduz na conversão entre os valores. Em geral, desenhar as escalas pode ser um ponto de partida para compreender esses enunciados. Veja um exemplo:
Questão de vestibular sobre conversão de escalas
(Mackenzie – 2017) Uma escala termométrica A adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, de 70 ºA, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 20 ºA. Outra escala termométrica B adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, 90 ºB, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 10 ºB. A expressão que relaciona a temperatura das escalas A(θA) e B (θB) é
a) θB= 2,6.θA – 42
b) θB= 2,6.θA – 22
c) θB= 1,6.θA – 22
d) θB= 1,6.θA + 22
e) θB= 1,6.θA + 42
O primeiro passo é observar a equivalência entre as duas escalas:
Temperatura de ebulição: em A = 70 ºA, em B = 90 ºB
Temperatura de fusão: em A = 20ºA, em B = 10º B
Agora, podemos definir um ponto de temperatura em B, desenhando assim:
Note que, o intervalo de temperatura nas escalas é dado pela diferença entre os seus valores para o ponto de fusão e ebulição da água, assim:
Intervalo em A = 70 – 20 = 50
Intervalo em B = 90 – 10 = 80
Da mesma forma, os intervalos de θA e θB são determinados pela diferença θX e o ponto de fusão da água:
Intervalo de θA = θA – 20
Intervalo de θB = θB – 10
Com essas ideias em mente, é preciso compreender que o intervalo compreendido entre as temperaturas θ e o ponto de fusão são equivalentes entre as duas escalas, o que permite relacionar que: θA – 20 está para 50, assim como θB – 10 está para 80. Matematicamente, essa relação será:
(θA – 20) / 50 = (θB – 10) / 80
80.(θA – 20) = 50.(θB – 10)
80.θA – 1600 = 50.θB – 500
8.θA – 160 = 5.θB – 50
Como as alternativas isolam θB, vamos seguir o mesmo princípio:
8.θA – 160 = 5.θB – 50
8.θA – 110 = 5.θB
1,6.θA – 22 = θB, conforme alternativa C.
+ Veja mais: Termodinâmica: o que é, fórmulas e leis
Diagrama de Fases: o que é e como interpretar
Aprenda mais com a Coruja!
O Estratégia Vestibular garante a qualidade dos conteúdos e cursos. As aulas e materiais são exclusivos e atualizados com frequência, assim você pode aprender com os conhecimentos mais recentes e revisar até mesmo questões importantes de provas recentes. Clique no banner e saiba mais!
