Temperatura é a grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo. A temperatura caracteriza o estado térmico de um corpo. Devemos evitar a confusão entre os conceitos de temperatura e calor. Calor é uma forma de energia que aparece devido a um diferencial de temperatura .

O Conceito de 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.

A medição da temperatura é realizada por meio de termômetros, que são instrumentos utilizados para quantificar essa grandeza física.

De acordo com a teoria, não há um limite máximo para a temperatura de um corpo. No entanto, existe um valor mínimo conhecido como zero absoluto, que é igual a 0 K. Nesse estado de temperatura mínima, todos os átomos e até mesmo as partículas subatômicas estão em completo repouso, sem qualquer agitação térmica. Apesar dessa temperatura ser teoricamente possível, algumas leis da termodinâmica indicam que ela é inalcançável na prática.

A temperatura tem influência sobre as propriedades físicas da matéria, como é ilustrado na figura.

A unidade kelvin é definida com base na agitação molecular. Originalmente, 1 K era a fração de 1/273 da temperatura do ponto triplo da água. No entanto, atualmente, a unidade kelvin foi redefinida em termos da constante de Boltzmann. Agora sabemos que uma variação de 1 K representa uma mudança de temperatura capaz de causar um aumento ou diminuição na energia interna igual a 1,380649 x 10^-23 J para qualquer substância.

Ao longo da história, a termodinâmica tem explorado diferentes abordagens para compreender e interpretar a temperatura. Uma interpretação empírica, por exemplo, se baseia na medição de propriedades físicas simples, como a altura de uma coluna de líquido. De acordo com essa interpretação, as mudanças nessas propriedades estão relacionadas à temperatura. No entanto, essa visão não oferece uma explicação completa sobre o que realmente é a temperatura.

A compreensão teórica da temperatura é bastante complexa e fundamentada nos princípios da física estatística, teoria cinética e mecânica quântica. Segundo essas abordagens teóricas, a temperatura pode ser calculada com base em outras variáveis como energia interna e entropia.

Essa forma de energia está presente em diversos processos naturais e tecnológicos do nosso dia a dia. Por exemplo, quando aquecemos água para preparar um café ou tomar banho quente, estamos utilizando a energia térmica para aumentar a temperatura da água.

A fórmula matemática utilizada para calcular a quantidade de energia térmica é Q = mcΔT, onde Q representa o calor transferido, m é a massa do objeto ou substância envolvida no processo e ΔT é a variação de temperatura ocorrida.

O funcionamento da energia térmica baseia-se na transferência de calor entre corpos com diferentes temperaturas. Essa transferência pode ocorrer por condução (quando há contato direto entre os corpos), convecção (quando o calor se propaga através do movimento das partículas) ou radiação (quando o calor se propaga por meio das ondas eletromagnéticas).

É importante ressaltar que essa definição sobre energias não deve ser confundida com outras formas energéticas existentes no universo. Afinal, cada tipo possui características específicas que as diferenciam entre si.

A definição da temperatura

A temperatura é uma medida que indica o quanto as partículas de um objeto estão se movendo. Quanto mais rápido elas se movem, maior será a temperatura. Isso acontece porque as partículas têm energia cinética, ou seja, energia do movimento. Essa energia pode ser de diferentes tipos: translacional (movimento em linha reta), rotacional (movimento de rotação) e vibracional (movimento oscilatório). A temperatura mede a quantidade total dessa energia nas partículas.

Quando dizemos que algo está quente ou frio, estamos nos referindo à sua temperatura. Por exemplo, quando colocamos água no fogo, ela esquenta porque suas moléculas começam a se mover mais rapidamente. Isso aumenta sua agitação térmica e faz com que a temperatura suba.

Da mesma forma, quando tocamos em um objeto gelado como um cubo de gelo, sentimos frio porque ele está com uma baixa temperatura. Nesse caso, as moléculas do gelo estão se movendo lentamente e possuem menos energia cinética.

Escalas termométricas

As escalas termométricas são utilizadas para medir a temperatura com base nas características físicas de diferentes substâncias. Um exemplo é a escala Celsius, que se fundamenta nos pontos de fusão (0 ºC) e ebulição da água (100 ºC).

Outra escala de temperatura comumente usada em alguns países é a escala Fahrenheit. Esta escala foi desenvolvida por Daniel Fahrenheit e baseia-se em três pontos fixos. O primeiro ponto é atribuído à mistura de água, gelo e sal nas mesmas proporções, que corresponde a 0 ºF. O segundo ponto é quando há igual quantidade de água e gelo, o que equivale a 32 ºF. Por fim, o terceiro ponto adotado por Fahrenheit é a temperatura do corpo humano, que corresponde a 96 ºF. Até hoje, essa escala utiliza os pontos fixos de 32 ºF para congelamento da água e 212 ºF para sua fervura.

Veja a equação abaixo, que nos permite converter as escalas de temperatura Celsius, Kelvin e Fahrenheit entre si.

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

Medições de temperatura

A temperatura de um corpo só pode ser medida quando ele atinge o equilíbrio térmico. Por essa razão, é necessário esperar um certo tempo para obter uma leitura precisa da temperatura do corpo humano, por exemplo. O termômetro é o instrumento utilizado para realizar essa medição.

Esse dispositivo é projetado com base em uma característica física específica, como a altura de um líquido em uma coluna, como o mercúrio, ou a resistência elétrica de lâminas metálicas. A utilização da resistência elétrica é comum na maioria dos termômetros eletrônicos disponíveis atualmente.

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

O significado de medir a temperatura

Além disso, existem outros métodos indiretos para medir a temperatura:

1. Termômetros: dispositivos que utilizam substâncias com propriedades termométricas para indicar a temperatura.

2. Pirômetros: instrumentos que medem a radiação emitida por um objeto para determinar sua temperatura.

3. Termopares: sensores compostos por dois metais diferentes que geram uma diferença de potencial elétrico quando submetidos à variação de temperatura.

4. Termorresistências: sensores cuja resistência elétrica varia conforme a mudança de temperatura.

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.

Grau de agitação das moléculas: qual a grandeza que mede?

A temperatura é uma grandeza física que mede o grau de agitação das moléculas que compõem um corpo. Ela está relacionada com a energia cinética média das partículas, ou seja, quanto maior a temperatura, mais intensa é a movimentação dessas moléculas.

Essa medida de agitação molecular pode ser percebida em nosso dia a dia. Por exemplo, quando tocamos em um objeto quente, sentimos o calor transferido para nossa pele. Isso ocorre porque as moléculas do objeto estão se movendo rapidamente e ao entrar em contato com nossa pele transferem parte dessa energia térmica.

A temperatura também influencia diretamente nas mudanças de estado físico da matéria. Quando aquecemos uma substância sólida como o gelo, por exemplo, suas moléculas começam a vibrar cada vez mais rápido até atingirem um ponto onde conseguem superar as forças atrativas entre elas e assim passam para o estado líquido.

Além disso, podemos utilizar diferentes escalas para medir a temperatura. A escala Celsius é amplamente utilizada no Brasil e tem como referência os pontos de fusão (0°C) e ebulição (100°C) da água sob pressão atmosférica normal. Já na escala Kelvin, usada principalmente na área científica, zero absoluto corresponde à menor temperatura possível (-273°C), onde todas as partículas param completamente sua movimentação térmica.

A grandeza medida pelo termômetro

Um dos tipos mais comuns de termômetros baseia-se na dilatação do mercúrio. Nesse caso, a variação da temperatura provoca a expansão ou contração do líquido dentro do tubo capilar do termômetro, permitindo assim a leitura da temperatura. Esses termômetros são amplamente utilizados em diversas áreas, como medicina e meteorologia.

Existem três escalas termométricas principais: Celsius (°C), Fahrenheit (°F) e Kelvin (K). A escala Celsius é amplamente adotada no Brasil e em muitos outros países ao redor do mundo. Já a escala Fahrenheit é mais comum nos Estados Unidos e alguns outros lugares. Por sua vez, a escala Kelvin é utilizada principalmente na área científica.

Na escala Celsius, o ponto de congelamento da água ocorre em 0°C e seu ponto de ebulição acontece em 100°C sob pressão atmosférica normal ao nível do mar. Já na escala Fahrenheit, esses mesmos pontos correspondem a 32°F e 212°F respectivamente.

Por fim, temos a escala Kelvin que se baseia no zero absoluto (-273,15°C), onde as partículas estão completamente paradas. Nessa escala não existem valores negativos pois ela representa apenas temperaturas positivas absolutas.

Unidade de medida da temperatura

A temperatura é uma grandeza física que mede o quão quente ou frio algo está. Ela está relacionada com as vibrações das partículas que compõem um objeto ou substância. Quanto mais rápido esses movimentos vibratórios ocorrem, mais alta será a temperatura; quanto mais lentos forem os movimentos, menor será a temperatura.

No entanto, no cotidiano das pessoas comuns, utiliza-se principalmente o grau Celsius para expressar temperaturas ambientais ou corporais. A escala Celsius tem seu ponto zero definido pelo congelamento da água (0°C) e seu ponto 100 pelo seu ponto de fervura (100°C), ambos à pressão atmosférica normal ao nível do mar.

Embora diferentes unidades possam ser usadas dependendo do contexto – como Fahrenheit nos Estados Unidos -, tanto Kelvin quanto Celsius são amplamente reconhecidos internacionalmente por sua praticidade na medição e compreensão da temperatura.

As três medidas de temperatura

A temperatura é uma grandeza física que mede o grau de agitação das partículas de um corpo. Ela pode ser medida em três escalas diferentes: Kelvin (K), Celsius (C) e Fahrenheit (F). A escala Kelvin é a mais utilizada na ciência, pois ela se baseia no zero absoluto, onde as partículas estão completamente paradas. Já a escala Celsius é amplamente usada no dia a dia e tem como referência os pontos de congelamento e ebulição da água. Por fim, a escala Fahrenheit é comumente usada nos Estados Unidos para medir temperaturas do clima. Cada uma dessas escalas possui sua própria relação entre os valores numéricos atribuídos à temperatura.

– A temperatura é uma medida que indica o quão quente ou frio algo está.

– Existem três escalas principais para medir a temperatura: Kelvin, Celsius e Fahrenheit.

– A escala Kelvin é usada principalmente na ciência por ser baseada no zero absoluto.

– A escala Celsius usa como referências os pontos de congelamento e fervura da água.

– A escala Fahrenheit ainda é amplamente utilizada nos Estados Unidos para medições climáticas.

– Cada uma dessas escalas possui sua própria maneira de relacionar os valores numéricos às temperaturas medidas.

A importância da temperatura como grandeza física

A temperatura é uma medida que indica o quão quente ou frio um objeto está. Ela está relacionada à energia cinética dos átomos e moléculas que compõem esse objeto. Quando essas partículas estão vibrando mais intensamente, a temperatura é maior, indicando que o objeto está mais quente. Por outro lado, quando as vibrações são menos intensas, a temperatura é menor e o objeto está mais frio.

A temperatura pode ser medida usando diferentes escalas, como Celsius ou Fahrenheit. Essas escalas estabelecem pontos de referência para determinar os valores da temperatura. Por exemplo, na escala Celsius, 0°C representa o ponto de congelamento da água e 100°C representa seu ponto de ebulição.

É importante destacar que a temperatura não mede diretamente a quantidade total de calor presente em um corpo. O calor é uma forma de energia transferida entre objetos com temperaturas diferentes. Portanto, dois corpos podem ter temperaturas iguais mesmo tendo quantidades diferentes de calor.

Lucas Amaral