Escalas Termométricas
1. Temperatura
Num primeiro contato, entenderemos a temperatura como a grandeza que associamos a um corpo, para traduzir o estado de agitação das partículas que o constituem. Esse estado de agitação é definido pelo nível energético das partículas e constitui o estado térmico ou estado de aquecimento do corpo.
A medida desse nível energético (da temperatura) é feita de maneira indireta, através da medida de uma outra grandeza, característica de um determinado corpo e variável com a temperatura. Esta grandeza é chamada de grandeza termométrica e o corpo é o termômetro.
2. Termômetro
O termômetro é um dispositivo usado para a determinação de temperaturas.
Em todo termômetro encontramos uma substância, denominada substância termométrica, que tem pelo menos uma de suas propriedades físicas variando com a temperatura. Essa propriedade física, usada na determinação da temperatura, é a grandeza termométrica.
O mais conhecido dos termômetros é o de mercúrio.
A substância termométrica é o mercúrio e a grandeza termométrica é a altura h da coluna de mercúrio.
Estabelece-se uma relação entre a altura da coluna de mercúrio (h) e sua temperatura, que é a mesma do corpo que está em contato com o bulbo desse termômetro.
Assim, para cada valor de h, existe uma única temperatura 
associada. O conjunto dos pares (, h) define uma função denominada equação termométrica (nome equivocado, pois trata-se de uma função e não de uma equação).
3. Equação Termométrica
A equação termométrica é uma expressão do tipo G = f (), que relaciona os valores da temperatura () com os valores da grandeza termométrica (G). Geralmente é uma função do 1º grau:
G = a + b  |
em que a e b são constantes relativas a cada termômetro.
Geralmente, a grandeza termométrica é uma pressão, um volume ou um comprimento (altura de coluna).
4. Escalas Termométricas
Uma escala termométrica é um conjunto de valores numéricos (de temperaturas), cada um associado a um determinado estado térmico preestabelecido.
As escalas mais conhecidas são:
- Escala Kelvin
A escala Kelvin, também denominada escala absoluta ou escala termodinâmica, foi obtida através do comportamento de um gás perfeito, quando, a volume constante, fez-se variar a pressão e a temperatura deste.
Para os pontos fixos denominados zero absoluto e ponto triplo da água, associamos 0K e 273,15K, respectivamente.
Devemos entender por zero absoluto o estado térmico teórico, no qual a velocidade das moléculas de um gás perfeito se reduziria a zero, isto é, cessaria o estado de agitação das moléculas.
O ponto triplo da água ocorre quando gelo, água e vapor de água coexistem em equilíbrio.
Ao ler-se uma temperatura nesta escala, deve-se omitir o termo “grau"; assim 25K lê-se “vinte e cinco Kelvin".
- Escala Celsius
A escala Celsius é definida pela relação:
| (°C) = T (K) - 273,15 |
Observe que uma variação de temperatura é expressa nas escalas Celsius e Kelvin pelo mesmo número:
 c = t |
No zero absoluto, essa escala assinalaria –273,15°C e no ponto triplo da água, o valor 0,01 °C.
Até 1954 essa escala era definida convencionando-se 0°C e 100°C como as temperaturas associadas a dois pontos fixos, a saber:
1º Ponto Fixo (ou ponto do gelo): Estado térmico do gelo fundente (equilíbrio gelo + água), sob pressão normal (0°C).
2º Ponto Fixo (ou ponto do vapor): Estado térmico do vapor de água em ebulição, sob pressão normal (100°C).
A escala Celsius é usada, oficialmente, em vários países, entre os quais, o Brasil.
Escala Fahrenheit
Essa escala é usada, geralmente, nos países de língua inglesa.
No ponto do gelo (1º PF), ela assinala 32°F e no ponto do vapor (2º PF), o valor 212°F, apresentando, assim, 180 divisões entre essas duas marcas.
5. Equação de Conversão
Uma equação de conversão é uma relação entre as temperaturas em duas escalas termométricas, tal que, sabendo-se o valor da temperatura numa escala, pode-se obter o correspondente valor na outra.
Assim, relacionando-se as três escalas citadas anteriormente, temos:
Do esquema, obtemos a equação de conversão entre essas escalas, em que faremos:
273,15 
273 e 373,15 373
Simplificando, temos:
 |
6. Termômetro Clínico
O termômetro clínico é um termômetro específico, utilizado para medir a temperatura do corpo humano. Ele utiliza o mercúrio como substância termométrica e sua graduação vai de 35°C a 42°C.
Além dos termômetros clínicos, os termômetros de uso geral, usados para medir temperaturas locais utilizam o mercúrio como substância termométrica e a altura da coluna como grandeza termométrica.
A seguir, encontramos quatro razões para utilizarmos o mercúrio como grandeza termométrica num termômetro:
1 – O mercúrio se dilata de maneira uniforme com a variação de temperatura, apresentando-se no estado líquido de –38°C até 357°C, sob pressão normal. Observemos que a solidificação e a vaporização do mercúrio ocorrem em temperaturas que não fazem parte das temperaturas encontradas no nosso ambiente normal de vida.
2 – O mercúrio é opaco, podendo ser observado facilmente em contraste com o vidro do termômetro, onde podemos estabelecer uma escala, facilitando a “leitura" da temperatura do corpo.
3 – O mercúrio pode ser obtido com grande grau de pureza.
4 – O mercúrio não “molha" o vidro, não deixando resíduos aderentes ao vidro. Portanto, a massa de mercúrio utilizada no termômetro permanece constante, possibilitando maior precisão nas medidas obtidas.
A cor do mercúrio é prata. Os termômetros que possuem um líquido vermelho em seu interior utilizam álcool tingido com um corante como grandeza termométrica. Com o passar do tempo esse corante vai aderindo ao vidro, inutilizando o instrumento.
Exercícios Propostos
1. (ONC-MODELO ENEM) – Diferentemente do Brasil, os Estados Unidos usam a es ca la termométrica Fahrenheit, adotada pela Inglaterra e suas colônias durante a expansão do império inglês. Criada em 1724, essa escala adota para o ponto de ebulição da água o valor 212°F e para o ponto de fusão do gelo o valor 32°F. Qual a indicação nessa escala que equivale à 35,5°C, temperatura média de uma pessoa sem febre.
a) 87,6°F
b) 92,4°F
c) 95,9°F
d) 96,8°F
e) 100°F
2. (VUNESP-LICEU-2018) – Ao serem colocadas em ordem crescente de estados térmicos, as temperaturas de 40°C, 100°F e 270K devem ficar organizadas pela seguinte sequência:
a) 40°C, 100°F e 270K.
b) 100°F, 40°C e 270K.
c) 100°F, 270K e 40°C.
d) 270 K, 100°F e 40°C.
3. (FSAR-2018-MODELO ENEM) – Atualmente duas escalas termométricas são comumente utilizadas pelas pessoas: a escala Fahrenheit usada, predominantemente, nos países de língua inglesa, e a escala Celsius, no restante do mundo. Sob pressão atmosférica normal, ao ponto de fusão do gelo, a escala Fahrenheit aponta a marca de 32°F e a Celsius aponta a marca de 0°C, enquanto que para o ponto de ebulição da água, a escala Fahrenheit aponta a marca de 212°F e a Celsius, a de 100°C.
Durante o funcionamento do motor de um veículo norte-americano, o termômetro acusou 50°F no ato de ligar o motor frio, e 203°F quando a ventoinha de refrigeração começou a funcionar. A respectiva variação de temperatura acusada por um termômetro graduado na escala Celsius seria de
a) 75°C.
b) 78°C.
c) 80°C.
d) 82°C.
e) 85°C.
4. (MACKENZIE-2018-MODELO ENEM) – Uma escala termométrica A adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, o valor 70°A, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, o valor 20°A. Outra escala termométrica B adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, o valor 90°B, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, o valor 10°B. A expressão que relaciona a temperatura das escalas A e B é
a) B = 2,6 . A − 42
b) B = 2,6 . A − 22
c) B =1,6 . A − 22
d) A =1,6 . B + 22
e) A =1,6 . B + 42
Gabarito
1. RESOLUÇÃO:
2. RESOLUÇÃO:
3. RESOLUÇÃO:
4. RESOLUÇÃO:
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