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Escalas Termométricas
ferradura

Quente ou frio?

Antes de definir o que é a temperatura de um corpo, vamos pensar no problema que ela se presta a resolver: determinar quão quente ou frio está este corpo. As sensações de “quente” e “frio” nascem das experiências sensoriais humanas, as quais são subjetivas – variam de pessoa para pessoa e até para uma mesma pessoa em diferentes situações. Você pode imaginar que um carioca e um habitante da Noruega provavelmente discordariam sobre o que é um dia frio.

Para resolver o problema da subjetividade, o melhor é utilizar algo que tem o mesmo significado para qualquer pessoa, algo não subjetivo como os números. Ao quantizar a temperatura de um corpo, essa informação deixa de depender de quem a observa.

Escalas Termométricas

Como podemos quantizar a temperatura de um corpo ou a sensação de “quente” ou “frio”? Os primeiros cientistas e filósofos a pensarem no assunto resolveram estabelecer alguns pontos de referência ou pontos fixos: temperaturas relacionadas a fenômenos que pudessem ser reproduzidos. Provavelmente você já está pensando nos pontos de congelamento e ebulição da água, que foram os pontos de referência (ou pontos fixos) utilizados na construção da escala Celsius, mas estes não foram os primeiros adotados.

Joachin Dalence, o primeiro a afirmar que eram necessários dois pontos fixos para se estabelecer uma escala (1668), utilizou os pontos de fusão do gelo e da manteiga (sim, da manteiga!) como pontos fixos. Em 1694 Renaldini trocou o ponto de fusão da manteiga pelo ponto de ebulição da água, que podia ser reproduzido mais facilmente. Ao longo da história, vários outros pontos fixos foram sugeridos (temperatura do verão e do inverno, do corpo humano, misturas de neve e água, do carvão em brasa, etc.), o que levou ao aparecimento de várias escalas e uma grande confusão. Para você ter uma idéia, há referência ao uso de 27 escalas diferentes na Europa em 1778!

No meio científico, três escalas se destacaram:

- Escala Réaumur: Criada por René-Antoine Ferchault de Réaumur, utiliza como pontos fixos o congelamento e a ebulição da água (0ºR e 80ºR, respectivamente).
reaumur
fahrenheit
- Escala Fahrenheit: Criada por Daniel Gabriel Fahrenheit, utiliza como pontos fixos uma mistura de água, gelo e cloreto de amônio (0ºF) e a temperatura do corpo humano (100ºF).
- Escala Celsius: proposta pelo sueco Anders Celsius, utilizava a fusão do gelo (100ºC) e a ebulição da água (0ºC) como pontos fixos.
reaumur

Você deve estar pensando que houve um erro de digitação para os pontos fixos da escala Celsius, pois as temperaturas da fusão do gelo e da ebulição da água citadas acima estão trocadas, mas ela realmente foi criada desta forma. A inversão da escala, tal como a conhecemos hoje, é creditada ao médico sueco Carl Von Linné.
Em 1794, definiu-se que o grau termométrico seria a centésima parte da distância entre o ponto de fusão do gelo e o de ebulição da água. Surgia assim, a escala centígrada, a outra denominação da Escala Celsius (em 1948, a IX Conferência Internacional de Pesos e Medidas mudou a menção para grau Celsius).

A escala Absoluta

O estudo dos gases (compostos por moléculas em movimento desordenado) mostrou que quanto maior é a temperatura de um gás, maior é a energia de agitação de suas moléculas. Ou seja, a temperatura de um corpo pode ser associada à agitação das moléculas que o formam.  Quanto mais quente o corpo está, maior é a agitação de suas moléculas e, quanto mais frio, menor é a agitação. Não há como imaginar um limite máximo para a energia de agitação de uma partícula, mas podemos imaginar um limite mínimo. Assim, pode-se imaginar que a menor temperatura que possa existir é um estado térmico no qual a agitação das moléculas cessa. Ou seja, elas se encontram em repouso.

Em 1848 Lord Kelvin (título de nobreza recebido pelo inglês William Thomson) estabeleceu a escala absoluta de temperaturas baseado nas idéias do parágrafo anterior. Ele percebeu que a pressão de um gás diminuía de 1/273 do seu valor inicial quando este era resfriado, a volume constante, de 0ºC a -1ºC. Utilizando-se de ferramentas matemáticas, Kelvin concluiu que a pressão desse gás seria reduzida a zero à temperatura de -273ºC. Como a pressão do gás é devida ao bombardeio das moléculas sobre as paredes do recipiente, no estado térmico de pressão nula, as moléculas do gás deveriam estar em repouso. Se a temperatura é uma medida do grau de agitação das moléculas, ela deve ser nula quando a agitação for nula.

A temperatura de -273ºC (para ser mais exato, -273,15ºC) foi chamada de zero absoluto e corresponde 0 K na escala Kelvin de temperaturas. Como a variação de 1 K foi definida como sendo equivalente à variação de 1ºC, a temperatura na escala Kelvin é sempre igual à temperatura na escala Celsius acrescida de 273.

Posteriormente, a aplicação da segunda lei da termodinâmica ao ciclo de Carnot (assuntos tratados no estudo da termodinâmica) mostrou que o zero absoluto é uma temperatura teoricamente inatingível. Apesar disso, pesquisas recentes empregando o condensado de Bose-Einstein permitiram atingir temperaturas da ordem de 4,5 x 10-10 K. Em 1940, o valor mais baixo atingido era 0,015 K.

Kelvin
William Thomson

Link externo:

http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/v28_101.pdf


 

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