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Quente e frio são medidos por uma escala numérica chamada temperatura. As escalas de temperatura são como nos comunicamos sobre o clima, medimos a segurança e o conforto e explicamos o mundo físico. Usando linhas de base escolhidas pelos cientistas para criar medições relativas, as escalas de temperatura medem a intensidade do calor ou a quantidade de energia térmica contida em um material ou substância (como o ar, um pote de água ou a superfície do sol). Existem três sistemas de medição comumente usados: Fahrenheit, Celsius e Kelvin.
O que é temperatura?
Temperatura é uma energia medida com um instrumento chamado termômetro, que vem das palavras gregas thermos (quente) e metron (medir), segundo o dicionário etimológico online. Outra definição de temperatura é que é uma medida da energia cinética média (a energia de uma massa em movimento) das moléculas de uma substância, de acordo com a Georgia State University.
O antigo médico grego Hipócrates aparentemente ensinou que a mão humana poderia ser usada para julgar a presença de febre em uma pessoa já em 400 aC, de acordo com um relatório de 2019 publicado na revista Nature Public Health Emergency Collection. No entanto, instrumentos precisos para medir a temperatura do corpo humano não foram desenvolvidos até os séculos XVI e XVII.
Kelvin: uma escala absoluta para cientistas
Em 1848, o matemático e cientista britânico William Thomson (também conhecido como Lord Kelvin) propôs uma escala de temperatura absoluta, independente das propriedades de uma substância como o gelo ou o corpo humano. Ele sugeriu que a faixa de temperaturas possíveis no universo excedia em muito as propostas por Celsius e Fahrenheit. O conceito de temperatura mínima absoluta não era novo, de acordo com o NIST, mas Kelvin forneceu um número exato: 0 kelvins é igual a -273,15 C.
A temperatura termodinâmica é absoluta, não relativa a pontos fixos. Isso descreve a quantidade de energia cinética contida nas partículas que compõem uma bolha de matéria, balançando e vibrando em níveis submicroscópicos, explicou Thomson. À medida que a temperatura cai, as partículas desaceleram até que, em algum ponto, todo o movimento cessa. Trata-se do zero absoluto, que é a referência da escala Kelvin.
zero absoluto
O zero absoluto ocorre em -273,15 C ou -459,67 F. Até recentemente, os cientistas pensavam que os humanos não poderiam recriar essa temperatura, pois, para obter esse frio, seria necessário adicionar energia ao sistema para resfriá-lo, o que significaria que o sistema seria mais quente que o zero absoluto. Mas em 2013, físicos alemães conseguiram levar as partículas a temperaturas paradoxais abaixo do zero absoluto.
Na mente de Kelvin, o zero absoluto era o ponto de partida para uma escala de temperatura, mas por conveniência ele usou os marcadores e intervalos da amplamente conhecida escala Celsius como base para a sua própria. Assim, na escala Kelvin, a água congela a 273,15 K (0°C) e ferve a 373,15 K, ou seja, a 100°C. Um kelvin é designado como uma unidade, em vez de um grau, e equivale a um único grau na escala Celsius. A escala Kelvin é usada principalmente por cientistas.
Em 2018, o kelvin foi redefinido para torná-lo mais preciso, segundo artigo da revista Metrologia, e sua definição agora está ligada à constante de Boltzmann. Esta constante relaciona a temperatura com a energia cinética da matéria. A nova definição, de acordo com a Conferência Geral de Pesos e Medidas, é a seguinte: “O kelvin, símbolo K, é a unidade SI de temperatura termodinâmica; sua magnitude é fixada definindo o valor numérico da constante de Boltzmann para exatamente 1,380649 × 10 -23 J K-1 [joules por kelvin]’.
Fontes
- Enciclopédia Britânica. (nd). Constante de Boltzmann . Física.
- Metrologia. (2019). A revisão do SI — resultado de três décadas de progresso na metrologia.
- Bureau Internacional de Pesos e Medidas. (2006). Livreto do Sistema Internacional de Unidades (SI). Comitê Internacional de Pesos e Medidas.
- SIM Brochura. (2019). Mise en pratique para a definição do kelvin no SI. Comitê Consultivo de Termometria
