Conversão de Escalas Termométricas

Calor e Temperatura

O Calor é a energia transferida de um corpo para o outro quando existe diferença de temperatura. Já temperatura é a medida de agitação das moléculas.  Por exemplo: ao colocarmos gelo no suco, as moléculas do suco estão mais agitadas do que as do gelo. Por isso dizemos que a temperatura do suco é maior que a do gelo ou que o suco é mais quente que o gelo. Quando colocamos eles em contato ocorre transferência de energia. Consequentemente, o gelo esquenta e o suco esfria.

Como medir a temperatura

Quando dois ou mais corpos atingem a mesma temperatura dizemos que eles estão em equilíbrio térmico. Podemos então comparar estes objetos para fazer medidas. É assim que funciona o termômetro. O líquido dentro dele (geralmente mercúrio) entra em equilíbrio térmico com o que queremos medir e se dilata. Mas, quais serão as unidades de medida?

A Escala Celsius

A água é o elemento mais importante para a vida na terra. A escala Celsius possui o ponto zero na temperatura que a água congela e 100 na temperatura que a água ferve. As medidas então são feitas em graus Celsius (°C).

A Escala Fahrenheit

Daniel Gabriel Fahrenheit escolheu como ponto zero, a temperatura de congelamento de uma mistura de água e sal e o ponto máximo (96) a temperatura de um homem sadio. Desta forma o congelamento da água pura ocorre em 32° Fahrenheit (F) e a ebulição em 212°F.

A Escala Kelvin

William Tomson (conhecido como Lord Kelvin) estudando o comportamento do gases, descobriu a menor temperatura que um corpo poderia atingir, que seria equivalente a -273°C. A partir daí determinou o ponto zero de sua escala. Criou assim o que chamamos de escala absoluta, pois utiliza um fenômeno universal como referência. Nela a água congela em 273 Kelvin (K) e ferve a 373 K - repare que não utilizamos graus, pois esta é a escala absoluta e não uma comparação entre fenômenos como as outras escalas.

Escalas termométricas: Kelvin, Fahrenheit e Celsius. Ilustração: Designua / Shutterstock.com

Escalas termométricas: Kelvin, Fahrenheit e Celsius. Ilustração: Designua / Shutterstock.com

Conversão de Escalas

Celsius para Kelvin, Kelvin para Celsius

A diferença entre as escalas Celsius (C) e Kelvin (K) é simplesmente o ponto 0. Assim para fazermos a conversão basta somar 273:

K = C + 273

Ex: Converta 37°C para a escala Kelvin.

K = C + 273
C = 37°C
K = 37 + 273
K = 310K

Celsius para Fahrenheit, Fahrenheit para Celsius

Observando a figura vemos que a diferença entre os pontos de fusão e de ebulição da água representam a mesma variação de temperatura. Logo:

\frac{C-0}{100-0} = \frac{F-32}{212-32}

\frac{C}{100} = \frac{F-32}{180}

Simplificando, temos:

C = \frac{F-32}{1,8}

ou

F = 1,8C + 32

Ex: Converta 37°C para a escala Farenheit.

F = 1,8 \cdot 37 + 32

F = 66,6 + 32

F = 98,6

Ex.: Converta 95°F para a escala Celsius:

C = \frac{95-32}{1,8}

C = \frac{63}{1,8}

C = 35

Kelvin para Fahrenheit, Fahrenheit para Kelvin

Para converter da escala Kelvin para Fahrenheit, podemos converter de Celsius para Kelvin e então para Farenheit ou usar a fórmula:

\frac{C}{5} = \frac{F-32}{9}

C = K - 273

\frac{K - 273}{5} = \frac{F-32}{9}

Conclusão

Para convertermos valores de tempreraturas de uma escala para outra, basta colocarmos na fórmula o valor conhecido e calcularmos a incógnita sabendo que:

C = Temperatura em Graus Celsius (°C)
F = Temperatura em Graus Fahrenheit (°F)
K = Temperatura em Kelvin (K)

Leia mais:

Fontes:
Apresentação sobre Escalas Termométricas (PUC - SP)
http://www.slideboom.com/presentations/83791/Escalas-Termom%C3%A9tricas-apresenta%C3%A7%C3%A3o

Site da Universidade Federal do Rio Grande do Sul: http://cref.if.ufrgs.br/

Bibliografia:
Ramalho, Francisco; Ferraro, Nicolau Gilberto; Toledo, Paulo Antônio de. Os Fundamentos da Física Vol. 2. Editora Moderna.

Arquivado em: Física, Termodinâmica