Quanto indica um termômetro graduado na escala Celsius Se ele estiver em equilíbrio térmico com um líquido a 20 F?

Temperatura é a grandeza física que mede o grau de agitação térmica, ou energia cinética, translacional, rotacional e vibracional dos átomos e moléculas que constituem um corpo. Quanto maior for a agitação das moléculas, maior será a sua temperatura.

Além disso, o estado físico da matéria está relacionado com sua temperatura. Na escala macroscópica, a agitação térmica afeta a velocidade, bem como as distâncias entre os átomos e moléculas de um corpo; desse modo, o efeitos percebidos são as mudanças de estado físico.

Veja também: Termologia – a parte da física que estuda o calor e seus efeitos sobre a matéria

O que é temperatura?

Temperatura é uma das grandezas fundamentais da física, medida em kelvin (K), de acordo com o sistema internacional de unidades. No entanto, existem diversas escalas de temperaturas, usadas para representar a agitação molecular, como a escala celsius (ºC) ou a fahrenheit (ºF), geralmente construídas com base nas mudanças de características que algumas substâncias apresentam a certas temperaturas, como seus pontos de fusão e ebulição.

Teoricamente, não existe um limite superior para a temperatura de um corpo, no entanto, existe um valor mínimo: 0 K, também conhecido como zero absoluto. Esse valor de temperatura corresponde ao estado de menor agitação térmica possível, no qual todos os átomos e até mesmo as partículas subatômicas devem encontrar-se estáticas, em completo repouso. Apesar de existir teoricamente, algumas imposições, como a terceira lei da termodinâmica, indicam que essa temperatura é simplesmente inalcançável.

A definição mais básica da unidade kelvin está diretamente relacionada à agitação molecular. A medida de1 K foi inicialmente definida como a fração de 1/273 da temperatura do ponto triploda água. Atualmente, a unidade de kelvin foi redefinida e escrita em termos da constante de Boltzmann. Hoje se entende que uma variação de 1 K é a mudança de temperatura capaz de provocar um aumento ou diminuição de energia interna igual a 1,380649.10-23 J, qual seja a substância.

Ao longo da história da termodinâmica, a temperatura já foi estudada e interpretada de maneiras distintas. Sua interpretação empírica, por exemplo, baseia-se exclusivamente na medida de propriedades físicas simples, como a altura de uma coluna de líquido. De acordo com essa interpretação, a temperatura relaciona-se com as mudanças dessas propriedades físicas, não obstante, tal compreensão não explica o que ela é de fato.

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A interpretação teórica da temperatura, muito mais complexa, é baseada nos conhecimentos da física estatística, da teoria cinética e da mecânica quântica. De acordo com os argumentos teóricos, a temperatura pode ser determinada com base em outras grandezas, como a energia interna e a entropia.

Veja mais: Energia térmica – o que é, fórmula e como funciona!

Escalas termométricas

As escalas termométricas são usadas para representar medidas de temperatura de acordo com propriedades físicas de diferentes materiais. A escala mais popular de todas, a escala celsius, por exemplo, baseia-se nos pontos de fusão (0 ºC) e ebulição da água (100 ºC).

Outra escala comum, usada em alguns países, é a escala fahrenheit. Essa escala foi criada com base em uma mistura de água, gelo e sal, em iguais proporções — a esse estado atribuiu-se a temperatura de 0 ºF. Ao estado em que havia iguais proporções de água e gelo, atribuiu-se a temperatura de 32 ºF. O terceiro ponto adotado por Daniel Fahrenheit foi o ponto de 96 ºF, correspondente à temperatura do corpo humano. Desse modo e até hoje, a escala Fahrenheit utiliza os pontos fixos de 32 ºF e 212 ºF, este correspondente à temperatura de fervura da água.

Observe a fórmula seguinte, nela se apresenta a relação que nos permite converter as diferentes escalas de temperatura, celsius, kelvin e fahrenheit, umas nas outras:

TC – temperatura em celsius

TF – temperatura em fahrenheit

TK – temperatura em kelvin

Caso tenha maior interesse no tema, leia nosso texto: Escalas termométricas.

Medidas de temperatura

A medida de temperatura só é feita quando se alcança o equilíbrio térmico. É por isso que devemos esperar certo tempo para aferirmos corretamente a temperatura do corpo humano, por exemplo. O instrumento utilizado para medir a temperatura é o termômetro.

Esse dispositivo é configurado com base em alguma propriedade física, como a altura de uma coluna de líquido, como o mercúrio ou, ainda, como a resistência elétrica de uma junção de lâminas metálicas. Esta última é usada em praticamente todos os termômetros eletrônicos.

Acesse também: Temperatura e velocidade das reações — no cotidiano e em gráficos!

Calor e temperatura

Calor e temperatura são grandezas físicas distintas, apesar de serem intimamente relacionadas. Enquanto a temperatura é a medida da energia cinética das moléculas, o calor é a energia transferida entre corpos, em virtude de uma diferença de temperatura. Em outras palavras, o calor é o fluxo de energia entre sistemas termodinâmicos, até que se atinja a condição de equilíbrio térmico. Quer saber mais sobre esse tema? Leia nosso texto: Calor e temperatura.  

Quanto indica um termômetro graduado na escala Celsius Se ele estiver em equilíbrio térmico com um líquido de 10 graus?

Quanto indica um termômetro graduado na escala Fahrenheit?

Qual deve ser o valor da graduação no termômetro correspondente ao ponto de fusão na escala Celsius?

Qual opção indica o termômetro graduado na escala Kelvin?