Uma escala termométrica corresponde a um conjunto de valores numéricos,
onde cada um desses valores está associado a uma determinada temperatura.
Como geralmente a variação da temperatura e a variação
da grandeza termométrica são proporcionais, isso equivale dizer
matematicamente que a equação termométrica é uma
função do primeiro grau, a qual fica definida a partir de dois
pontos.
No caso das escalas termométricas os pontos escolhidos correspondem
a dois estados térmicos bem definidos e facilmente obtidos, sendo atribuindo
a cada um deles um valor arbitrário de temperatura. Esses dois pontos
são denominados pontos fixos da escala e são:
1° ponto fixo: corresponde à temperatura de fusão
do gelo e é chamado ponto do gelo.
2° ponto fixo: corresponde à temperatura de ebulição
da água e é chamado ponto do vapor.
Já foram criadas várias escalas termométricas, contudo
as mais usadas são as escalas indicadas na tabela abaixo:
| ESCALAS | Celsius | Fahrenheit | Kelvin |
| Ponto de ebulição | 100 | 212 | 373 |
| Ponto de fusão | 0 | 32 | 273 |
| Nº de divisões entre os pontos fixos |
100 | 180 | 100 |
A partir da escolha dos pontos fixos, realizam-se as operações
para se ter um termômetro tradicional de mercúrio. Veja a seguir
quais são essas operações:
1ª) Coloca-se o termômetro em contato com o gelo
em fusão e, após ocorrer o equilíbrio térmico, marca-se
a altura da coluna de mercúrio atribuindo um certo valor numérico.
2ª) Coloca-se o termômetro em contato com a água
em ebulição e, após ocorrer o equilíbrio térmico,
marca-se a altura da coluna de mercúrio atribuindo um certo valor numérico.
3ª) Divide-se em partes iguais o espaço entre
as duas marcas realizadas.
Conversão de escalas termométricas
Podemos ter uma temperatura em uma escala e achar seu valor correspondente
em outra, e esse procedimento é chamado de conversão de
escalas termométricas e é feito por meio de uma equação
de conversão.
O procedimento da obtenção da equação de conversão
entre as escalas mais usadas é o seguinte:
1) Se colocarmos os três termômetros de mercúrio
nas escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, num recipiente com água à
temperatura ambiente, a altura da coluna de mercúrio será a mesma
em todos os termômetros. O valor numérico será diferente,
pois as escalas são diferentes, tais valores serão chamados de
θC, θF
e θK, para cada uma
das escalas.
2) Da mesma forma, na fusão do gelo e na ebulição
da água, a altura da coluna de mercúrio será a mesma e
os valores numéricos nas escalas serão diferentes.
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Há uma mesma proporção entre as alturas das colunas de
mercúrio nas escalas, então podemos escrever:
Simplificando os termos das escalas, temos a equação
de conversão entre as escalas:
Obs: Equação de conversão para uma temperatura.
Importante: Nos casos de variação
de temperatura, da mesma forma que foi feito para uma dada temperatura, pode-se
encontrar a equação entre as variações de temperaturas
das escala, onde a equação será:
Equação de conversão
A escala Kelvin, também denominada escala absoluta,
pois a zero desta escala corresponde ao zero absoluto (estado térmico
no qual a velocidade das moléculas de um gás perfeito se reduziria
a zero, isto é, cessaria o estado de agitação das moléculas).
Ao ler-se uma temperatura na escala Kelvin deve-se omitir o termo “grau”;
assim, 23K lê-se “vinte e três Kelvins”.