Você já deve ter percebido, por suas experiências diárias, que ao tocar alguns objetos com a mão, é possível dizer, de um modo geral, quais estão
”mais quentes” e quais estão
”mais frios”. Ao estudar física, expressamos essas sensações dizendo que:
- os corpos mais quentes possuem temperaturas mais alta;
- os corpos mais frios possuem temperatura maixa baixa.
Portanto,
a temperatura é uma grandeza física usada para indicar se um corpo está mais “quente” ou mais “frio” do que outros tomados como referência..
Uma experiência simples, entretanto, lhe permitirá verificar que a comparação de temperaturas, usando apenas nosso tato, pode ser completamente falha (faça a experiência descrita na referência 1.1). Por esta razão, para que seja possível obter, com maior segurança, informações sobre a temperatura dos corpos, usamos aparelhos denominados
termômetros, alguns dos quais você certamente conhece.
Ref 1.1: Tome três recipientes, contendo um deles água fria, o outro, água morna, e o terceiro água quente. Mergulhe uma de suas mãos na água fria e a outra, na água quente. Após algum tempo, retire suas mãos desses recipientes e mergulhe-as na água morna. Você vai perceber que a água morna comunicará uma sensação de estar mais quente à mão que estava mergulhada na água fria, e de estar mais fria à mão que estava mergulhada na água quente. Evidentemente, essas sensações estão lhe fornecendo informações errôneas, pois a água morna se encontra em uma temperatura uniforme.
Os cientistas, desde o século XVIII, sugeriram métodos para fazer corresponder um número a cada temperatura, dando a esta grandeza uma característica
quantitativa, como são, em geral, os conceitos estabelecidos no campo da física.
Medida de temperatura – termômetros
Existem vários tipos de termômetros, cada um deles tendo por base a variação de alguma grandeza cujo valor se modifica quando a temperatura é alterada.
O tipo mais comum de termômetro consiste de um recipiente de vidro, provido de um depósito (bulbo) e de um tubo capilar adaptado a ele (Figura 1.2). No interior deste recipiente é colocado um líquido, que pode ser o mercúrio (usado, por exemplo, em um termômetro clínico), ou álcool colorido (nos termômetros domésticos, de parede, cujo custo é mais acessível).
Quando o bulbo é aquecido, o líquido se dilata e, então, sua altura corresponderá, pois, uma temperatura diferente e, assim, o dispositivo pode ser usado para medir essa grandeza. Esta medida é feita da seguinte maneira: coloca-se o bulbo do termômetro em contato com o corpo cuja temperatura se deseja medir. Após um certo tempo, verifica-se que a altura da coluna se estabiliza, porque o termômetro atinge a mesma temperatura do corpo. Nestas condições, dizemos que o termômetro e o corpo atingiram uma situação de
equilíbrio térmico.
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.
Figura 1.2:
A escala Celsius
Para atribuir um número a cada temperatura, é necessário graduar o termômetro, isto é, precisamos estabelecer uma
escala termométrica. Ao longo do desenvolvimento do estudo dos fenômenos térmicos, várias escalas foram usadas, propostas por diferentes cientistas.
Atualmente, por sugestão de cientistas reunidos em congressos internacionais, usa-se, em praticamente todo o mundo, a
escala Celsius (anteriormente denominada escala centígrada), que já era adotada em muitos países e que havia sido proposta, no século XVIII, pelo cientista sueco Anders Celsius (1701 – 1744).
Escala Kelvin ou escala absoluta
Sabe-se que não há, teoricamente, um limite superior para a temperatura que um corpo pode alcançar. Observa-se, entretanto, que existe um limite inferior imposto pela natureza quanto tentamos abaixar a temperatura. Nos grandes laboratórios do mundo, os cientistas verificaram que é impossível reduzir a temperatura de qualquer substância a um valor igual (ou inferior) a -273 °C.
O limite inferior para a temperatura de um corpo é -273°. Esta temperatura é denominada zero absoluto e os cientistasjá conseguiram valores muito próximos a ela, mas não foi possível atingi-la.
O grande física inglês Lorde Kelvin apresentou a proposta de estabelecer uma escala termométrica, cujo intervalo de temperatura correspondente a duas divisões inteiras sucessivas fosse igual ao intervalo de 1°C, mas cujo zero fosse a temperatura do zero absoluto. Esta escala é denominada
escala Kelvin ou
escala absoluta. As leituras dessa escala são designadas como 0K (zero kelvin), 1K (um kelvin) 2K (dois kelvin), etc.
Podemos perceber a seguinte correspondência entre as leituras das escalas Celsius e Kelvin:
0K corresponde a -273°C
1K corresponde a -272°C
2K correspondem a -271°C
:
273K correspondem a 0°C
373K correspondem a 100°C, etc.
Representando por
T uma temperatura Kelvin qualquer e por
Tc a temperatura Celsius correespondente, podemos concluir, então, que:
T = Tc + 273
Escala Fahrenheit
Nos países de língua inglesa, onde o SI ainda não se encontra amplamente difundido, costuma-se usar, na medida de temperaturas, uma escala denominada
escala fahrenheit, em homenagem ao cientista que a propôs. Nesta escala temos (supondo que a pressão seja mantida a 1 atm):
- temperatura do gelo fundente: 32°F
- temperatura da água em ebulição: 212°F
Portanto, entre estas temperaturas a escala Fahrenheit apresenta 180 divisões (pois 212 – 32 = 180), que correspondem a 100 divisões na escala Celsius.
A fórmula para transformar °C em °F e vice-versa é:
Tc / 100 = Tf – 32 / 180
Energia Térmica
Quanto maior for a energia cinética média dos átomos (ou moléculas) que constituem um corpo, maior será a temperatura desse corpo.
Fonte: apoioescola