Termometria

A Termometria é uma área da Termologia que tem como objeto de estudo a temperatura, as escalas termométricas, como Celsius, Kelvin e Fahrenheit, e a influência da variação da temperatura sobre os corpos.

Leia também: Afinal, o que é temperatura?

Resumo sobre Termometria

• A Termometria é uma área da Física que investiga principalmente a temperatura e as escalas termométricas.
• Na Termometria, é possível calcular a variação da temperatura e alterar a sua escala termométrica.
• As escalas termométricas mais usadas no mundo são as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
• A Termometria é importante para medirmos a temperatura dos alimentos e das bebidas, além da temperatura corporal.
• Na Termologia, estudamos a Termometria, a Calorimetria e a Termodinâmica.

O que é Termometria?

A Termometria é a parte da Física, mais especificamente da Termologia, que busca compreender a temperatura, as escalas termométricas e também os fenômenos que acontecem nos corpos quando temos variação de suas temperaturas.

Em 1592, foi desenvolvido o primeiro instrumento para medir a variação da temperatura, o termoscópio de Galileu Galilei, que indicava apenas quando tínhamos aumento ou diminuição da temperatura. Esse instrumento foi o precursor do termômetro e é considerado o marco inicial da Termometria.

O que a Termometria estuda?

A Termometria estuda a temperatura, as escalas termométricas e os fenômenos que surgem nos corpos quando sua temperatura varia. 

A temperatura é uma grandeza física escalar que mensura a oscilação das moléculas, dos átomos e das partículas dos corpos. Quando dois corpos ou duas regiões de um mesmo corpo estão a diferentes temperaturas, ocorre um fluxo de calor que parte do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura.

Fórmulas da Termometria

→ Variação da temperatura

∆T = T_f - T_i

• ∆T → variação de temperatura, medida em Kelvin [K], em Celsius [°C] ou em Fahrenheit [ºF].
• T_f → temperatura final, medida em Kelvin [K], em Celsius [°C] ou em Fahrenheit [ºF].
• T_i → temperatura inicial, medida em Kelvin [K], em Celsius [°C] ou em Fahrenheit [ºF].

→ Relação entre a variação da temperatura na escala Kelvin e na escala Fahrenheit

\(\dfrac{\Delta T_K}{100} = \dfrac{\Delta T_F}{180}\)

• ∆T_K → variação da temperatura na escala Kelvin, medida em [K].
• ∆T_F → temperatura na escala Fahrenheit, medida em [°F].

→ Relação entre a variação da temperatura na escala Kelvin e na escala Celsius

∆T_K = ∆T_C

• ∆T_K → variação da temperatura na escala Kelvin, medida em [K ].
• ∆T_C → variação da temperatura na escala Celsius, medida em [°C ].

→ Relação entre a variação da temperatura na escala Fahrenheit e na escala Celsius

\(\Delta T_F = 1,8 \cdot \Delta T_C\)

• ∆T_F → temperatura na escala Fahrenheit, medida em [°F].
• ∆T_C → variação da temperatura na escala Celsius, medida em [°C].

→ Escalas termométricas

\(\dfrac{T_C}{5} = \dfrac{T_F - 32}{9} = \dfrac{T_K - 273}{5}\)

• T_C → temperatura na escala Celsius, medida em [°C].
• T_F → temperatura na escala Fahrenheit, medida em [°F].
• T_K → temperatura na escala Kelvin, medida em [K].

Escalas termométricas

Escalas termométricas são escalas graduadas que medem a grandeza física temperatura em diferentes unidades de medida. As mais usadas são as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Essas escalas foram desenvolvidas levando em consideração os pontos de fusão e de ebulição da água. Elas estão relacionadas a partir da seguinte fórmula:

\(\dfrac{T_C}{5} = \dfrac{T_F - 32}{9} = \dfrac{T_K - 273}{5} \)

A partir da fórmula das escalas termométricas, é possível, por exemplo, transformar uma temperatura na escala Celsius para a escala Fahrenheit ou para a escala Kelvin. A água à temperatura de 0 ºC é igual a 32 ºF ou 273 K. Na imagem, abaixo temos uma comparação das temperaturas nas diferentes escalas.

Veja também: Escalas termométricas — mais detalhes sobre essas escalas graduadas

Importância da Termometria

A Termometria é uma das áreas mais importantes da Física, já que está presente em diversos aspectos do cotidiano, tais como:

• medição da temperatura dos alimentos e das bebidas;
• medição da temperatura do chocolate para temperagem;
• medição da temperatura corporal para verificação de febre;
• transformação entre escalas de temperatura;
• dilatação térmica dos corpos;
• fluxo de calor entre corpos.

Diferenças entre Termometria e Termologia

A Termologia é uma das grandes áreas de estudo da Física, como Mecânica e Óptica, e nela estudamos três subáreas, a Termometria, a Calorimetria e a Termodinâmica. Na Termometria, estudamos a grandeza física temperatura; na Calorimetria, estudamos a grandeza física calor; na Termodinâmica, estudamos a relação entre as grandezas físicas pressão, temperatura e volume.

Confira também: Termologia — mais detalhes sobre essa importante área de estudo da Física

Exercícios resolvidos sobre Termometria

Questão 1

(Aprendiz de Marinheiro) Três termômetros de mercúrio são colocados num mesmo líquido e, atingido o equilíbrio térmico, o graduado na escala Celsius registra 45 ºC. Os termômetros graduados nas escalas Kelvin e Fahrenheit, respectivamente, devem registrar que valores?

A) 218 K e 113 ºF

B) 318 K e 113 ºF

C) 318 K e 223 ºF

D) 588 K e 313 ºF

E) 628 K e 423 ºF

Resolução:

Alternativa B.

Primeiramente, transformaremos a temperatura da escala Celsius para a escala Kelvin empregando a fórmula das escalas termométricas:

\(\dfrac{T_C}{5} = \dfrac{T_K - 273}{5} \)

\(T_C=T_K-273\)

\(45=T_K-273\)

\(T_K=273+45\)

\(T_K=318K\)

Por fim, transformaremos a temperatura da escala Celsius para a escala Fahrenheit empregando a fórmula das escalas termométricas:

\(\dfrac{T_C}{5} = \dfrac{T_F - 32}{9} \)

\(\dfrac{45}{5} = \dfrac{T_F - 32}{9} \)

\(9 = \dfrac{T_F - 32}{9} \)

\(9 \cdot 9=T_F-32\)

\(81=T_F-32\)

\(T_F=81+32\)

\(T_F=113℉\)

Questão 2

(Ufac) Uma variação de temperatura de 300K equivale na escala Fahrenheit à uma variação de:

A) 540 ºF

B) 54 ºF

C) 300 ºF

D) 2700 ºF

E) n.d.a

Resolução:

Alternativa A.

Transformaremos a variação de temperatura da escala Kelvin para a escala Fahrenheit empregando a fórmula das escalas termométricas:

\(\dfrac{\Delta T_K}{100} = \dfrac{\Delta T_F}{180}\)

\(\dfrac{300}{100} = \dfrac{\Delta T_F}{180}\)

\(\Delta T_F = \dfrac{300 \cdot 180}{100} \)

\(∆T_F=540℉\)

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). Editora Blucher, 2015.