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As duas escalas de temperatura mais usadas são a escala Celsius, também conhecida como escala Centígrada , e a escala Fahrenheit . A primeira é utilizada na maior parte do mundo, principalmente nos países que adotaram o sistema internacional de unidades. É também, junto com a escala Kelvin ou escala absoluta , a escala de temperatura usada na ciência em todos os lugares. O segundo, por outro lado, é usado principalmente naqueles países que ainda usam o sistema imperial de unidades.
Existem diferenças fundamentais quanto à forma como essas duas escalas são definidas; no entanto, as diferenças nos tamanhos de graus Fahrenheit e graus Celsius significam que existe uma temperatura na qual ambas as escalas marcam o mesmo número.
Vamos primeiro ver como ambas as escalas são definidas para facilitar o entendimento.
escala Celsius
A escala Celsius é uma escala de temperatura relativa na qual todas as temperaturas são definidas em relação ao ponto de congelamento da água pura à pressão padrão . Isso significa que temperaturas positivas na escala Celsius correspondem a temperaturas superiores ao ponto de fusão (ou congelamento) da água, enquanto uma temperatura negativa corresponde a uma temperatura inferior ao referido ponto de referência.
O tamanho do grau Celsius ou grau centígrado (ºC) é determinado pela diferença de temperatura entre o ponto de congelamento e o ponto de ebulição da água, ao qual foi atribuído o valor de 100 ºC. Esta é a razão pela qual é chamada de escala centígrada.
escala Fahrenheit
Por outro lado, a escala Fahrenheit, às vezes escrita incorretamente como Fahrenheit, usa diferentes pontos de referência, bem como uma maneira diferente de dividir os intervalos de temperatura. Existem diferentes versões, mas todas parecem concordar que Fahrenheit decidiu definir a temperatura mais baixa que poderia registrar como o zero de sua escala, para evitar temperaturas negativas. Para fazer isso, ele usou uma mistura de água, gelo e cloreto de amônio. Esta mistura tem a particularidade de atingir uma temperatura de equilíbrio bastante estável e bastante baixa, pelo que lhe foi atribuído zero na escala.
Alguns dizem que a próxima temperatura de referência foi a de seu próprio corpo quando estava com febre baixa. Outros indicam que ele usou o ponto de congelamento da água como uma segunda temperatura de referência, dividindo a escala em quatro grupos de oito unidades cada para dar uma temperatura de 32ºF para o ponto de congelamento da água pura. Usando esta escala, a água ferveria a 212ºF.
A que temperatura as escalas Celsius e Fahrenheit coincidem?
Determinar quando as escalas de temperatura Fahrenheit e Celsius têm o mesmo valor pode ser feito de duas maneiras diferentes:
- Através do método algébrico, usando a equação de conversão de escala.
- Através do método gráfico.
Determine a interseção das escalas Celsius e Fahrenheit com o método algébrico
A equação de conversão da escala Celsius para a escala Fahrenheit é muito simples, e é apresentada a seguir:
Na equação acima, ºF representa a temperatura em graus Fahrenheit e ºC representa a mesma temperatura, mas na escala Celsius.
Para encontrar a temperatura em que ambas as escalas concordam, basta estabelecer a condição de que ºF = ºC = X . Em outras palavras, igualamos as duas temperaturas e definimos X como o valor que procuramos, para tornar a equação mais simples.
Agora, a equação anterior permanece:
Apenas resolva esta equação para X (em outras palavras, resolva para X):
A solução da equação é X= – 40 , então a temperatura de – 40 ºC será igual a – 40 ºF .
Esta solução foi encontrada usando a equação de conversão de Celsius para Fahrenheit. Deve-se notar que, como a equação de conversão de Fahrenheit para Celsius é a mesma equação, mas resolvida para encontrar ºC, então essa equação poderia ter sido usada no lugar da primeira para obter exatamente o mesmo resultado (já que, na realidade, são os mesma equação).
Determinação gráfica do ponto em que as escalas Celsius e Fahrenheit têm a mesma medida
Uma maneira alternativa de encontrar o ponto de concordância entre as duas escalas ou sua interseção é plotar ambas as escalas no mesmo gráfico e encontrar o ponto em que elas concordam.
Isso pode ser feito de duas maneiras diferentes. Você pode plotar a temperatura em Celsius e a temperatura em Fahrenheit como uma função da temperatura absoluta em Kelvin, caso em que a interseção seria em Kelvin, ou você pode plotar a temperatura em Fahrenheit como uma função da temperatura em graus Celsius, o que é muito mais fácil.
O procedimento consiste em desenhar um sistema de coordenadas no qual as abcissas correspondem à escala Celsius, e as ordenadas podem representar tanto a temperatura em Celsius quanto a temperatura em Fahrenheit:
Agora representamos a escala Celsius neste gráfico. Basta colocar apenas dois pontos e traçar uma linha reta entre eles. Cada ponto é localizado cruzando a temperatura no eixo X com sua temperatura equivalente no eixo Y. Nesse caso, como a escala Celsius está sendo plotada, todos os valores em X serão iguais aos valores em Y . Um ponto pode ser ( 0;0) e outro pode ser (100;100)
Agora fazemos a mesma coisa para representar graficamente a escala Fahrenheit. Lembrando que 0 ºC (o ponto de congelamento da água) equivale a 32 ºF e 100 ºC (o ponto de ebulição da água) equivale a 212 ºF. Nós traçamos esses dois pontos e traçamos uma linha.
Uma vez feito isso, o ponto em que ambas as linhas se cruzam ou se cruzam é a temperatura na qual ambas as escalas têm o mesmo valor. Como pode ser visto na figura, ambas as retas se interceptam no ponto (-40;-40), ou seja, – 40 ºC = – 40 ºF .
Este mesmo processo pode ser realizado para qualquer par de escalas de temperatura, mas há uma limitação. No caso da temperatura em Celsius e em Kelvin, o tamanho da unidade em ambas as escalas é o mesmo, então ambos os gráficos serão paralelos e nunca se cruzarão. O mesmo se aplica à escala Fahrenheit e à escala Rankine.
Referências
O tratamento matemático dos resultados de medição . (n.d.). Obtido em https://espanol.libretexts.org/@go/page/1798
medições . (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
