Termômetros e Temperaturas

A temperatura é uma grandeza física usada para indicar se um corpo está “mais quente” ou mais “frio” do que outros tomados como referência.

Equilíbrio Térmico

Quando dois corpos são colocados em contato (isolados de influências externas), após um certo tempo eles atingem uma situação de equilíbrio térmico, na qual todos possuem a mesma temperatura.

Calibração de um termômetro na escala Celsius

1.       Introduz-se o termômetro em uma mistura de gelo e água em equilíbrio térmico (gelo fundente) à pressão de 1 atm. Aguarda-se que o termômetro entre em equilíbrio térmico com esta mistura e marca-se zero na altura atingida pela coluna líquida.  Portanto, estamos atribuindo à temperatura do gelo fundente o valor zero grau Celsius e escrevemos 0°C (esta atribuição é arbitrária).

2.       Introduz-se o termômetro em água em ebulição (à pressão de 1atm) e aguarda-se que o equilíbrio térmico seja alcançado. Marca-se 100°C na altura atingida pela coluna líquida. Portanto, estamos atribuindo arbitrariamente a temperatura de 100°C ao ponto de ebulição da água (sob pressão de 1 atm).

3.       Divide-se o intervalo de 0°C e 100°C em 100 partes iguais, estendendo-se a graduação acima de 100°C e abaixo de 0°C. o intervalo entre duas divisões sucessivas corresponde a uma variação de 1°C (não confundir com a temperatura de 1°C).

As temperaturas do gelo fundente e da água em ebulição, ambos sob pressão normal, são denominados pontos fixos da escala Celsius.

Escala Celsius

Para atribuir um número a cada temperatura, é necessário graduar um termômetro, isto é, precisamos estabelecer uma escala termométrica.

Atualmente por sugestão de cientistas reunidos em congressos internacionais, usa-se, em praticamente todo o mundo, a escala Celsius (anteriormente denominada escala centígrada).

Escala Kelvin ou escala absoluta

O limite inferior para a temperatura de um corpo é -273°C. Esta temperatura é denominada de zero absoluto e os cientistas já conseguiram valores muito próximos a ela, mas não foi possível atingi-la.

O grande físico inglês lorde Kelvin apresentou a proposta de estabelecer uma escala termométrica cujo intervalo de temperatura corresponde a duas divisões inteiras sucessivas fosse igual ao intervalo de 1°C, mas cujo zero fosse a temperatura zero absoluto. Esta escala é denominada escala Kelvin ou escala absoluta. As leituras dessa escala são designadas como 0K (zero kelvin), 1k (um kelvin), 2 kelvins (dois kelvins), etc.

K = C + 273

Escala Fahrenheit

Nos países de língua inglesa, onde o SI ainda não se encontra amplamente difundido, costuma-se usar, na medida das temperaturas, uma escala denominada escala Fahrenheit, em homenagem ao cientista que o propôs. Nesta escala temos:

·         Temperatura de gelo fundente: 32°F

·         Temperatura da água em ebulição: 212°F

C = F – 32

                                                                                     5       9

Exemplos

1.       A temperatura de ebulição do hélio líquido é de 4k. Qual é seu valor na escala Celsius?

2.       Qual a temperatura Celsius correspondente à temperatura de 14°F?

Energia Térmica

Quanto maior for a energia cinética média dos átomos (ou moléculas) que constituem um corpo, maior será a temperatura desse corpo.

A energia cinética total de agitação dos átomos e moléculas de um corpo costuma ser denominada energia térmica deste corpo. A energia total (sob todas as formas possíveis) existente no interior de um corpo é sua energia interna. A energia térmica é parte dessa energia interna.

Por exemplo: ao aumentarmos a temperatura de um gás, estaremos aumentando a energia interna, em virtude do aumento da energia térmica de seus átomos ou moléculas.