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Disciplina: Física Série Data: ESCALAS TERMOMÉTRICAS Escala termométrica é um conjunto de valores numéricos em que cada valor está associado a uma determinada temperatura. Como uma escala termométrica é constituída por um conjunto de valores arbitrários, um mesmo estado térmico pode ser representado em escalas termométricas diversas, por valores numéricos diferentes. Os valores numéricos de uma escala termométrica são obtidos a partir de dois valores atribuídos previamente a dois estados térmicos de referência, bem definidos, denominados pontos fixos. Esses estados térmicos costumam ser denominados ponto de gelo e ponto de vapor, respectivamente, e constituem os pontos fixos fundamentais. 1º- ponto fixo: ponto de gelo: temperatura na qual o gelo e a água permanecem em equilíbrio térmico quando sob pressão normal. 2º- ponto fixo: ponto de vapor: temperatura na qual a água entra em ebulição sob pressão normal. Escalas Celsius e Fahrenheit A escala termométrica mais utilizada no mundo, inclusive no Brasil, foi criada pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius (1701-1744) e oficializada em 1742 por uma publicação da Real Academia Sueca de Ciências. Outra escala termométrica muito utilizada no dia a dia, especialmente nos países de língua inglesa, é a escala Fahrenheit. Celsius utilizou, originalmente, o valor 0 para o ponto de ebulição da água e o valor 100 para seu ponto de congelamento. Dessa forma, ele evitava valores negativos no estudo da variação de temperatura da água. Após sua morte, em 1744, esses valores foram invertidos e essa escala tomou a forma que conhecemos hoje. Fahrenheit utilizou 32 para o ponto de gelo e 212 para o ponto de vapor. Na escala Celsius, cada uma das cem divisões corresponde a uma unidade da escala, que recebe o nome de grau Celsius, simbolizado por °C. Na escala Fahrenheit temos cento e oitenta divisões iguais entre os pontos fixos, sendo a unidade da escala denominada grau Fahrenheit, simbolizado por °F. Conversão entre Escalas Celsius e Fahrenheit Para fazer a correspondência, vamos utilizar dois termômetros idênticos, sendo um gradua do na escala Celsius e outro, na Fahrenheit. Ao colocá-los em contato com um mesmo corpo, observamos que as alturas são iguais, mas, por se tratarem de escalas distintas, os valores numéricos assinalados são diferentes . Perceba que os intervalos de temperaturas correspondentes nos dois termômetros são proporcionais. Assim, vale a relação: Essa equação de conversão pode ser reescrita da seguinte maneira: Zero Absoluta Zero absoluto é o limite inferior de temperatura de um sistema. É a temperatura correspondente ao menor estado de agitação das partículas, isto é, um estado de agitação praticamente nulo. Escala Absoluta Na França, Lorde Kelvin e Jacques Charles, após muitos experimentos, estabeleceram a relação entre a variação de volume de um gás e a variação de temperatura. Nesse estudo, o volume de todos os gases se anulava na temperatura de -273,15 °C. Porém, Kelvin propôs outra conclusão: não era o volume que se anulava nessa temperatura, mas sim a energia cinética de suas moléculas. Ele havia estabelecido a menor temperatura possível para um sistema, que denominou zero absoluto. A partir dessa conclusão, propôs uma nova escala termométrica, que simplificava a expressão matemática na relação com outras escalas. A escala Kelvin, também denominada escala absoluta, tem sua origem no zero absoluto e utiliza o grau Celsius como unidade de variação. O símbolo da unidade da escala Kelvin é K. Para facilitar os cálculos, aproximamos o valor -273,15 °C para -273 °C. Assim, pode-se concluir que a equação de conversão entre as escalas Celsius e Kelvin é dada por: Variação de temperatura Para converter uma variação de temperatura em graus Celsius para graus Fahrenheit ou para Kelvin, utilizamos a seguinte equação: