Como podemos relacionar os valores das escalas Celsius e Fahrenheit?

O instrumento que quantifica o valor da temperatura é denominado de termômetro. É através deste instrumento que medimos a temperatura de um corpo. Os termômetros fazem uso de certas Grandezas Físicas denominadas de Grandezas Termométricas. Tais grandezas possuem algumas de suas propriedades modificadas, quando ocorre variação de temperatura e aí podemos relacionar a mudança de temperatura com essas grandezas. O comprimento, a resistência elétrica, a pressão de um gás são exemplos de grandezas termométricas. Na figura ao lado vemos dois recipientes contendo o mesmo gás e mesmo número de moléculas, porém ao fornecer energia térmica

a sua pressão dobra e proporcionalmente a sua temperatura dobra, logo temos uma relação direta entre a pressão e a temperatura. Portanto, a pressão é uma grandeza termométrica. Em um termômetro de mercúrio, por exemplo, a grandeza termométrica é o comprimento, pois a temperatura está relacionada com o aumento do comprimento da coluna de mercúrio.

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ESCALA TERMOMÉTRICA CELSIUS
ESCALA TERMOMÉTRICA FAHRENHEIT
Usando a primeira igualdade e simplificando os denominadores temos:
Como podemos relacionar as escalas Celsius e Fahrenheit?
Qual a relação entre as escalas de temperatura?
Pode existir uma temperatura que tem o mesmo valor na escala Celsius e na escala Fahrenheit?
Qual a relação entre as escalas Celsius Fahrenheit e Kelvin escreva em forma de fração?

É fazendo uso dessas propriedades, que se constrói um termômetro. Estudaremos aqui três escalas distintas para se medir temperatura. São elas: Escala Celsius, Escala Kelvin e Escala Fharenheit

ESCALA TERMOMÉTRICA CELSIUS

A construção de um termômetro está baseada na escolha da grandeza termométrica que varia com a temperatura, e também, de dois pontos fixos, onde sabemos que o estado Físico destes pontos só se altera a determinada temperatura e pressão. A escala Celsius foi construída baseada em dois pontos fixos da água, correspondentes a passagem do estado sólido para o líquido e à passagem do estado liquido para o de vapor. Nestes pontos a água

muda de estado sempre à mesma temperatura. Atribuiu-se o valor 0°C para a fusão do gelo, e 100°C para o ponto de ebulição da água, tudo isto acontecendo sob a pressão de 1 atm. A figura ao lado mostra isto. Ao ponto fixo de gelo foi atribuído o valor 0°C e ao ponto fixo de vapo r o valor de 100°C e então, dividiu-se em cem partes iguais, onde cada parte representa 1°C. A leitura de certa temperatura na escala Celsius dá-se de duas maneiras: Por exemplo, 100°C, (cem graus Celsius ou cem graus centígrados); 36°C (trinta seis graus Celsius ou trinta seis graus centígrados).

Temos ao lado a representação de um termômetro graduado na escala Celsius, onde ele possui 100 divisões. A temperatura que ele marca é 0°C.

ESCALA TERMOMÉTRICA FAHRENHEIT

A escala fahrenheit difere da escala Celsius, porque o valor da temperatura atribuído ao

estado de fusão do gelo é de 32°F e a temperatura ao estado de ebulição da água o valor de 212°F. Temos ao lado a representação de um termômetro na escala Fahrenheit, onde ele possui 180 divisões. A temperatura que ele marca é de 32°F, correspondente a temperatura 0°C na escala Celsius. As escalas Celsius e Fahrenheit são chamadas de escalas relativas, pois os valores escolhidos para os pontos fixos da água foram arbitrários, sendo assim, poderemos construir qualquer escala termométrica, colocando quaisquer valores para estes pontos.

ESCALA TEMOMÉTRICA KELVIN

Na construção de termômetro a gás, onde a grandeza termométrica é a pressão, verificou-se que a pressão do gás era diretamente proporcional ao valor da temperatura, ou seja, se a temperatura dobrasse a pressão também dobraria e se ela caísse pela metade a pressão

também cairia. Durante o estudo desses termômetros verificou-se o modelo cinético, onde nos diz que a temperatura de um corpo está relacionada com a energia cinética média das moléculas ou átomos deste corpo. Construindo termômetro a gás e lançando a variação da pressão com a temperatura num gráfico, observou-se que para temperaturas bastante baixas o prolongamento desses gráficos interceptava o eixo da temperatura em graus Celsius num valor igual a -273,15 °C. Este ponto corresponderia a um valor zero de pressão, para isto todas as moléculas deste gás deveriam estar estáticas, ou seja, com energia cinética zero. A este valor de pressão, correspondente a energia cinética zero das moléculas do gás, foi definido o zero absoluto de temperatura, pois pelo conceito de temperatura se não há agitação das moléculas, a sua temperatura seria zero.

William Thomson, conhecido por Lorde Kelvin, criou uma escala termométrica de temperatura denominada escala absoluta. Esta relaciona com a escala Celsius e a escala Fahrenheit de acordo com a figura abaixo. Podemos encontrar uma relação matemáticas entre as escalas e aí determinar, por exemplo, uma dada temperatura na escala Celsius e seu valor correspondente nas outras escalas. :

Exercícios Exemplos

Quando no termômetro graduado na escala Celsius marca 50°C, que temperatura estará marcando em um termômetro na escala Fahrenheit e kelvin?

Solução:

Usando a relação matemática entre as escalas temos:

Usando a primeira igualdade e simplificando os denominadores temos:

Como podemos relacionar as escalas Celsius e Fahrenheit?

Quando um termômetro graduado na escala Fahrenheit marcar 113°F, um termômetro graduado em Celsius marcará 45°C. Essas duas temperaturas representam o mesmo estado de agitação molecular, só estão escritas em escalas termométricas diferentes.

Qual a relação entre as escalas de temperatura?

Basta somar 273 ao valor atribuído na escala Celsius e obterá o resultado em Kelvin. No modo inverso, basta subtrair 273 da escala em Kelvin e poderá obter o valor em graus Celsius. TK = TC + 273, onde TK é temperatura em Kelvin e TC é temperatura em graus Celsius.

Pode existir uma temperatura que tem o mesmo valor na escala Celsius e na escala Fahrenheit?

Existe uma temperatura que tem o mesmo valor na escala Celsius e na escala Fahrenheit. Qual é essa temperatura? A temperatura que coincide nas escalas Celsius e Fahrenheit é - 40°.