A temperatura é um conceito da física que é bem fácil de sentir no dia a dia: você precisa medir a temperatura para cozinhar um alimento, para avaliar se vale a pena levar um casaco para a escola e até mesmo na hora de tomar um banho.
Praticamente todos os vestibulares e o Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) esperam que os candidatos saibam os principais conceitos sobre termometria, fórmulas e a resolução de exercícios.
Neste texto, você irá aprender quais são os tipos de escalas termométricas, como calcular as conversões e deixamos alguns exercícios ao final para você não ficar apenas na teoria.
As escala termométricas são escalas de medida utilizadas para medir a temperatura. Cada uma dessas escalas é baseada em pontos de referência que correspondem a valores específicos de temperatura.
Por isso, o conceito de temperatura precisa estar bastante claro em sua mente. Algumas questões de Física e outras ciências exatas no Enem não se resumem apenas aos números: diversas vezes o conteúdo teórico é exigido dos alunos.
Ao ouvir a palavra temperatura na prova, lembre-se: ela representa o grau de calor ou frio de um objeto.
Quando falamos que alguma coisa está quente (como a sopa, água do chuveiro, mamadeira) ou frio (como o interior da geladeira, um sorvete) estamos falando de temperatura.
A temperatura pode ser medida em graus Fahrenheit ou graus Celsius. Essas escalas termométricas são diferentes mas têm a mesma função: nos dizer o calor ou energia que o objeto possui.
A água fervendo para fazer um café significa que as moléculas estão bastante agitadas, movendo muito rapidamente e produzindo o calor que sentimos. O gelo já não tem tanta energia, ou seja, as moléculas estão muito menos ativas.
Costumamos usar a água para comparar as temperaturas dos objetos porque é mais fácil lembrar o ponto de ebulição e o ponto de congelamento: a água ferve a 100 graus Celsius e congela a zero graus Celsius (ao nível do mar e em condições ideais).
É um pouco mais difícil lembrar a escala Fahrenheit, mas a água ferve a 212 graus Fahrenheit e congela a 32 graus Fahrenheit.
A escala Celsius é usada na maior parte do mundo, exceto em países como Belize, Mianmar, Libéria e Estados Unidos.
Também existe a escala Kelvin que não mede a temperatura em graus. Zero Kelvin também é chamado de zero absoluto, ou seja, a temperatura mais fria e o nível de energia mais baixo. O zero absoluto é igual a cerca de -273 graus Celsius.
Quais os tipos de escalas termométricas?
Celsius
Fora dos Estados Unidos, a maior parte do mundo usa a escala Celsius para medir as temperaturas. Duas versões da escala Celsius foram criadas no início do século XVIII — uma pelo cientista sueco Anders Celsius e outra pelo francês Jean-Pierre Cristin.
Essa escala foi proposta a partir da ideia de que, sob a pressão de 1 atm, as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água são iguais a 0 °C e 100 °C.
Pense em um termômetro: a escala Celsius divide-o em 100 partes entre a ebulição e a fusão da água. As vantagens desse modelo é que a partir dele é que o termômetro consegue registrar temperaturas negativas e maiores que 100 °C.
Escala Celsius:
O ponto de fusão da água é 0ºC.
O ponto de ebulição da água é 100ºC.
Fahrenheit
A escala de temperatura Fahrenheit é utilizada principalmente nos Estados Unidos e em algumas partes do Caribe. Perceba os jornais de filmes e séries dos Estados Unidos: quando um jornalista fala sobre as temperaturas do dia, sempre aparece o símbolo da escala Fahrenheit. Ela foi criada pelo cientista alemão Daniel Gabriel Fahrenheit no início do século XVIII.
Nesse tipo de medição, a água congela a 32 graus Fahrenheit e ferve a 212 graus F. A escala de temperatura Fahrenheit inclui temperaturas negativas. A temperatura mais fria possível, zero absoluto, é -459,67 graus F.
Escala Fahrenheit:
O ponto de fusão da água é 32 °F.
O ponto de ebulição da água é 212 °F.
Kelvin
Kelvin é uma adaptação da escala Celsius. Ela começou a ser destacada no século XIX pelo cientista britânico William Thompson, porém, no final da vida, ele era chamado de Lord Kelvin.
A escala foi projetada para definir o ponto zero da escala de temperatura no zero absoluto. Por causa disso, o zero absoluto está localizado em 0 K — Kelvin não usa graus em sua notação (lembre-se disso na hora de escrever as questões abertas do vestibular! alguns avaliadores tiram pontos ao escrever K em graus).
Você pode converter de Celsius para Kelvin adicionando 273,15 a uma temperatura Celsius. A água congela a 273,15 K e ferve a 373,15 K.
Por causa de sua relação direta com o zero absoluto, a temperatura Kelvin é amplamente utilizada em equações e cálculos científicos. Por exemplo, a lei dos gases ideais — usada para mostrar a relação entre massa, pressão, temperatura e volume — usa Kelvin como sua unidade padrão. Ela também é utilizada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI).
O ponto de fusão da água é 273K.
O ponto de ebulição da água é 373K.
Fórmulas de escalas termométricas
Até agora, você entendeu como cada escala termométrica funciona. Agora, vamos entender as relações matemáticas entre elas.
Celsius e Fahrenheit
A fórmula utilizada é
F = (C × 9/5) + 32
C = Temperatura em Celsius.
F = Temperatura em Fahrenheit.
Você acabou de chegar aos Estados Unidos para uma viagem e ouviu na televisão que a cidade registra o 86º Fahrenheit. Como converter para Celsius?
F = (C × 9/5) + 32
86 = C x 1,8 + 32
86 – 32 = C x 1,8
54 = C x 1,8
54/1,8 = C
C = 30
Ou seja, 86º Fahrenheit equivalem a 30º Celsius!
Celsius e Kelvin
A relação é bem fácil de entender: simplesmente o ponto 0. Dessa forma, para fazer a conversão basta somar 273. A fórmula vai ficar assim:
K= C + 273
Quanto é 14º Celsius em Kelvin?
K = 14 + 273
K = 287
Kelvin e Fahrenheit
Para converter da escala Kelvin para Fahrenheit, é possível utilizar a seguinte fórmula:
F = 1,8 x (K — 273) + 32
Por exemplo, se você precisa descobrir como 98,6ºF representam na escala Kelvin, basta substituir e calcular:
F = 9/5(K — 273) + 32
98,6 = 9/5(K — 273) + 32
66,6 = 9/5(K — 273)
66,6 = 9/5K — 491,4
558 = 9/5K
2.790 = 9K
K= 2790/9
K = 310
Portanto, 98,6 °F equivalem a 310 Kelvin.
Exercícios
As Escalas Termométricas são abordas com bastante frequência no Enem e nos vestibulares. Faça os exercícios a seguir para ir bem preparado para a prova! O gabarito se encontra no fim da página. Sem colar, hein?
(Fatec-SP) Em um laboratório, um cientista determinou a temperatura de uma substância. Considerando-se as temperaturas: −100 K; 32 °F; −290 °C e −250 °C
Os possíveis valores encontrados pelo cientista foram
A) 32 °F e −250 °C.
B) 32 °F e −290 °C.
C) −100 K e 32 °F.
D) −100 K e −250 °C.
E) −290 °C e −250 °C.
(CEFET-MG–2009) O conceito de temperatura foi aprimorado nos últimos séculos. Nos dias atuais, está relacionado à(ao):
A) ponto tríplice da água.
B) grau de agitação térmica.
C) equilíbrio térmico do meio.
D) mudança de estado físico.
E) sensação de quente e frio.
(Unimep-SP) Mergulham-se dois termômetros na água: um graduado na escala Celsius e o outro na Fahrenheit. Espera-se o equilíbrio térmico e nota-se que a diferença entre as leituras nos dois termômetros é igual a 92. A temperatura da água valerá, portanto,
