Escalas termométricas

As escalas termométricas são usadas nas medições das temperaturas dos corpos, representadas por um valor numérico e uma unidade de medida, dada pela escala do país. São elas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

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Resumo sobre as escalas termométricas

• As escalas termométricas são as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
• É possível converter umas nas outras por meio de uma fórmula simples.
• Os pontos de referência da escala Celsius são a temperatura de fusão da água, 0 °C, e a temperatura de ebulição da água, 100 °C.
• Os pontos de referência da escala Fahrenheit são a temperatura de fusão da água, 32 °F, e a temperatura de ebulição da água, 212 °F.
• Os pontos de referência da escala Kelvin são a temperatura de fusão da água, 273 °C, e a temperatura de ebulição da água, 373 °C.

O que são escalas termométricas?

As escalas termométricas são escalas de medições de temperatura de um corpo, ou seja, grau de agitação dos átomos e moléculas dos corpos. Elas foram desenvolvidas com base nas temperaturas de fusão e de ebulição da água.

Quais são as escalas termométricas?

• Escala Celsius foi desenvolvida em 1742, pelo astrônomo, físico e geofísico Anders Celsius (1701-1744), e é representada pelo símbolo °C (lê-se graus Celsius). É a escala empregada na medição de temperatura no Brasil e na maioria dos países. Seus pontos de referência são a temperatura de fusão da água, 0 °C, e a temperatura de ebulição da água, 100 °C.
• Escala Fahrenheit foi desenvolvida em 1724, pelo físico, engenheiro e soprador de vidro Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), e é representada pelo símbolo °F (lê-se graus Fahrenheit). Poucos países utilizam essa escala para a medição de sua temperatura, sendo alguns deles os Estados Unidos da América, Bahamas, Belize, Birmânia, Libéria. Seus pontos de referência são a temperatura de fusão da água, 32 °F, e a temperatura de ebulição da água, 212 °F.
• Escala Kelvin foi desenvolvida em 1864, pelo físico-matemático e engenheiro William Thomson (1824-1907), mais conhecido como Lord Kelvin, e é representada pelo símbolo K (lê-se Kelvin, sem graus). É a escala empregada na medição de temperatura para finalidades científicas. Seus pontos de referência são a temperatura de fusão da água, 273 °C, e a temperatura de ebulição da água, 373 °C.

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Conversão de escalas termométricas

A fórmula usada na conversão das escalas termométricas é:

\(\frac{T_C}{5}=\frac{T_F-32}{9}=\frac{T_K-273}{5}\)

• T_C  é a temperatura na escala Celsius, medida em [°C].
• T_F  é a temperatura na escala Fahrenheit, medida em [°F].
• T_K  é a temperatura na escala Kelvin, medida em [K].

• Fórmula para converter de Celsius para Fahrenheit

Caso queira converter a temperatura da escala Celsius para a escala Fahrenheit ou vice-versa, ela se transforma em:

\(\frac{T_C}{5}=\frac{T_F-32}{9}\)

• T_C é a temperatura na escala Celsius, medida em [°C].
• T_F é a temperatura na escala Fahrenheit, medida em [°F].

• Fórmula para converter de Celsius para Kelvin

Caso queira converter a temperatura da escala Celsius para a escala Kelvin ou vice-versa, ela se transforma em:

\(\frac{T_C}{5}=\frac{T_K-273}{5}\)

• T_C  é a temperatura na escala Celsius, medida em [°C].
• T_K  é a temperatura na escala Kelvin, medida em [K].

• Fórmula para converter de Fahrenheit para Kelvin

Caso queira converter a temperatura da escala Fahrenheit para a escala Kelvin ou vice-versa, ela se transforma em:

\(\frac{T_F-32}{9}=\frac{T_K-273}{5}\)

• T_F  é a temperatura na escala Fahrenheit, medida em [°F].
• T_K  é a temperatura na escala Kelvin, medida em [K].

• Videoaula sobre conversão de escalas termométricas

Exercícios sobre escalas termométricas

Questão 1

(Aprendiz de Marinheiro) Três termômetros de mercúrio são colocados num mesmo líquido e, atingido o equilíbrio térmico, o graduado na escala Celsius registra 45 ºC. Os termômetros graduados nas escalas Kelvin e Fahrenheit, respectivamente, devem registrar que valores?

a) 218 K e 113 ºF

b) 318 K e 113 ºF

c) 318 K e 223 ºF

d) 588 K e 313 ºF

e) 628 K e 423 ºF

Resolução:

Alternativa B. Primeiramente, converteremos a temperatura da escala Celsius para a escala Kelvin por meio da fórmula que as relaciona:

\(\frac{T_C}{5}=\frac{T_K-273}{5}\)

\(T_C=T_K-273\)

\(45=T_K-273\)

\(T_K=273+45\)

\(T_K=318\ K\)

Por fim, converteremos a temperatura da escala Celsius para a escala Fahrenheit por meio da fórmula que as relaciona:

\(\frac{T_C}{5}=\frac{T_F-32}{9}\)

\(\frac{45}{5}=\frac{T_F-32}{9}\)

\(9=\frac{T_F-32}{9}\)

\({9\cdot9=T}_F-32\)

\({81=T}_F-32\)

\(T_F=81+32\)

\(T_F=113°f\)

Questão 2

(EsPECx) Um termômetro digital, localizado em uma praça na Inglaterra, marca a temperatura de 10,4 ºF. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a

a) - 5 ºC

b) - 10 ºC

c) - 12 ºC

d) - 27 ºC

e) - 39 ºC

Resolução:

Alternativa C. Converteremos a temperatura da escala Fahrenheit para temperatura na escala Celsius por meio da fórmula:

\(\frac{T_C}{5}=\frac{T_F-32}{9}\)

\(\frac{T_C}{5}=\frac{10,4-32}{9}\)

\(\frac{T_C}{5}=\frac{-21,6}{9}\)

\(T_C=\frac{-21,6\cdot5}{9}\)

\(T_C=-12°c\)

Fontes:

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). Editora Blucher, 2015.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.