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A temperatura é uma variável que intervém em quase todos os processos naturais. É uma das variáveis mais medidas em campos que vão desde a pesquisa científica até a engenharia e ciência espacial. Esta propriedade da matéria pode ser expressa em diferentes unidades, entre as quais as da escala Fahrenheit e a escala Kelvin. A primeira é a escala mais utilizada na engenharia e em países como Estados Unidos e Inglaterra, onde ainda é utilizado o sistema imperial de unidades.
Por outro lado, a temperatura absoluta em Kelvin é essencial em muitos ramos da física e da química, principalmente no que diz respeito a cálculos com gases ideais e termodinâmica. Por esse motivo, saber como converter Fahrenheit (°F) em Kelvin (K) é uma habilidade muito útil, e este artigo ensina como fazer isso de diferentes maneiras.
Mas antes de aprender a converter essas duas importantes unidades de temperatura, é necessário ter uma ideia do que são as duas escalas.
escala Fahrenheit
A escala Fahrenheit é uma escala relativa de temperatura. Isto significa que todas as temperaturas expressas nesta escala apenas indicam se uma temperatura é inferior ou superior a uma temperatura de referência, mas não indica realmente a temperatura de um determinado ponto.
Como qualquer escala de temperatura relativa, a escala Fahrenheit foi estabelecida usando dois pontos de referência: uma temperatura baixa que representaria o “zero” da escala e uma segunda temperatura que definiria o tamanho de cada grau ou unidade.
Em relação ao 0 da escala, muitos pesquisadores parecem concordar que Fahrenheit decidiu estabelecer como zero de sua escala a menor temperatura que ele pudesse registrar, a fim de evitar a existência de temperaturas negativas. Isso correspondia a uma mistura de água, gelo e cloreto de amônio. Essa mistura tem a particularidade de atingir uma temperatura de equilíbrio bastante estável e bastante baixa, razão pela qual Fahrenheit atribuiu zero em sua escala neste ponto.
O próximo ponto de referência, segundo alguns autores, era o ponto de congelamento da água, ao qual atribuiu uma temperatura de 32 °F para dividir a escala entre 0 e 32 em 4 grupos de 8 unidades cada, algo que é muito comuns no sistema de unidades imperiais. Usando esta escala, a temperatura normal de ebulição da água ocorre em 212°F.
A escala de temperatura absoluta e o Kelvin (K)
Ao contrário da escala Fahrenheit, a escala Kelvin é uma escala absoluta de temperatura , que não depende de nenhum ponto de referência. Zero na escala Kelvin realmente indica a ausência de energia térmica em um corpo. Foi criado por William Thompson (também conhecido como Lord Kelvin, daí o nome) em 1848, que atribuiu a cada unidade em sua escala o mesmo tamanho que o grau na escala Celsius. Isso torna a conversão de Kelvin para Celsius muito mais fácil, mas torna a conversão de Fahrenheit para Kelvin um pouco menos fácil.
Deve-se notar que a unidade de temperatura na escala Kelvin é chamada Kelvin e seu símbolo é K ; Não é chamado de grau Kelvin nem seu símbolo °K. Isso porque é uma escala absoluta e não relativa. Por exemplo, 273 K é lido duzentos e setenta e três Kelvin e não duzentos e setenta e três “graus” Kelvin.
Fórmula para converter graus Fahrenheit para Kelvin
A transformação de Fahrenheit para Kelvin geralmente é feita indiretamente, primeiro transformando para Celsius e depois para Kelvin. No entanto, apresentamos aqui uma maneira mais rápida e direta que permite pular uma etapa.
Usando as temperaturas de referência mostradas acima e sabendo que o ponto de congelamento da água está na temperatura de 273,15 K (correspondente a 32 °F) e que o ponto de ebulição é de 373,15 K (correspondente a 212 °F), pode-se deduzir que cada unidade Kelvin é igual a 1,8 ou 9/5 de um grau Fahrenheit. Essas observações são resumidas na seguinte fórmula para converter Fahrenheit para Kelvin:
Esta fórmula é muito simples, mas pode ser ainda mais simplificada dividindo 9 por 5 para obter um número decimal no denominador. Nesse caso, a equação permanece:
Em ambas as fórmulas, °F representa a temperatura em Fahrenheit (a que queremos converter) e K representa a temperatura na escala Kelvin (a que queremos determinar).
Portanto, converter °F para K é um processo simples de duas etapas:
Etapa 1: adicione a temperatura em Fahrenheit com 459,67
Passo 2: O resultado da soma é dividido por 1,8
Exemplos de conversão de Fahrenheit para Kelvin
Exemplo 1:
Você deseja transformar a temperatura corporal média, que é 98,6 °F, em Kelvin.
Passo 1: Substitua 98,6 onde °F aparece na fórmula.
Passo 2: faz-se a soma no numerador, depois divide-se o resultado por 1,8 e por fim coloca-se a unidade (K).
Finalmente, 98,6°F é igual a 310,15 K.
Exemplo 2:
Agora, suponha que queremos converter 0 Fahrenheit em K. Como antes, começamos inserindo essa temperatura na fórmula:
E as duas operações são realizadas:
Finalmente, 0 °F é igual a 255,37 K.
Conversão reversa, de Kelvin para Fahrenheit
O processo inverso é igualmente simples. Para obter a fórmula para transformar graus Fahrenheit em Kelvin, tudo o que você precisa fazer é limpar ou resolver a equação para °F. O resultado é:
Você também pode evitar usar a fração de maneira semelhante à anterior. O resultado é:
dica de especialista
Ao usar essas fórmulas, não é aconselhável incluir unidades ao substituir os valores, pois pode gerar confusão com as duas temperaturas. Eles só devem ser colocados após a conclusão da conversão.
Referências
Brown, T. (2021). Química: A Ciência Central (11ª ed.). Londres, Inglaterra: Pearson Education.
O tratamento matemático dos resultados da medição. (n.d.). Obtido em https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
As medidas. (2020, 30 de outubro). Obtido em https://espanol.libretexts.org/@go/page/1796
Os Editores da Enciclopédia Britânica. (2018, 25 de outubro). Escala de temperatura Fahrenheit | Definição, fórmula e fatos. Obtido em https://www.britannica.com/science/Fahrenheit-temperature-scale
