Qual a relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit e entre Celsius e Kelvin?

Embora você possa estar familiarizado com a noção de temperatura, muitas pessoas a confundem com calor. A temperatura é uma medida de quão quente ou fria uma coisa é em comparação com outra (seu conteúdo de energia térmica), enquanto o calor é o movimento da energia térmica entre objetos de várias temperaturas. 

A temperatura é normalmente medida usando três escalas distintas: Fahrenheit (expressa como ° F), Celsius (° C) e Kelvin (K). Os termômetros usam materiais que se expandem ou contraem quando aquecidos ou resfriados para detectar a temperatura. Por exemplo, termômetros de mercúrio ou álcool incluem um reservatório de líquido que se expande quando aquecido e se contrai quando resfriado, fazendo com que a coluna de líquido aumente ou diminua conforme a temperatura do líquido varia.

Escala Celsius

A escala Celsius é uma escala de temperatura introduzida por Anders Celsius em 1972. Quando é introduzida pela primeira vez, 100 0 é usado para representar o ponto de congelamento da água e 0 0 para representar o ponto de ebulição da água. Esses valores são alterados para 0 0 para representar o ponto de fusão e 100 0 para representar o ponto de ebulição da água. A escala Celsius também é conhecida como escala Centígrada. Essa escala tem 100 divisões iguais, cada uma representando 1 0 C. A temperatura mais baixa possível na escala Celsius é -273 0 C, obtida pela conversão do zero absoluto da temperatura em Celsius.

• Unidades: 0 C
• O ponto de congelamento da água: 0 0 C
• O ponto de ebulição da água: 100 0 C
• Zero absoluto: -273 0 C

Escala Kelvin

A escala Kelvin é uma escala de temperatura introduzida por Lord Kelvin em 1848 com base em princípios termodinâmicos cujas propriedades não dependem de nenhuma substância. O ponto de congelamento na escala Kelvin é zero absoluto. Esta escala tem ponto de congelamento em 273 K e um ponto de ebulição de 373 K. A escala Kelvin também é conhecida como a escala SI de temperatura.

• Unidades: K
• O ponto de congelamento da água: 273 K 
• O ponto de ebulição da água: 373 K
• Zero absoluto: 0 K

A temperatura Kelvin negativa é possível?

A temperatura mais baixa que uma substância pode ter é zero absoluto. Nessa temperatura, as partículas dentro da substância não podem ser movidas e o movimento completo entre as partículas cessa. Como o zero absoluto na escala Kelvin é 0 K e a substância não pode ser mais resfriada, a temperatura Kelvin negativa não é possível, mas existem poucos experimentos nos quais os cientistas produziram gás com temperatura Kelvin negativa.

O que é temperatura absoluta?

A temperatura na qual os átomos e moléculas compostos têm menos energia do que essa temperatura específica é chamada de Temperatura Absoluta. É um ponto além do qual a substância não pode ser resfriada e o movimento das partículas de gás é zero. Também pode ser chamada de temperatura termodinâmica. Esta temperatura corresponde ao zero absoluto de uma escala de temperatura.

Vantagens de usar a escala Kelvin sobre a escala Celsius

• A mudança de temperatura na escala Celsius não dá uma ideia sobre o volume ou a energia cinética das substâncias porque sua temperatura absoluta não é 0.
• Já a escala Kelvin dá uma ideia clara sobre o volume e a energia cinética dos gases, já que sua temperatura absoluta é 0 K.
• A escala Kelvin é termodinâmica, enquanto a escala Celsius, por outro lado, não é.
• A escala de Kelvin é linear com zero absoluto.
• Todas as leis dos gases ideais que envolvem a temperatura usam a temperatura da escala Kelvin, uma vez que a escala Celsius não é linearmente dependente do zero absoluto e pode dar resultados falsos.

Relação entre a escala Celsius e a escala Kelvin de temperatura

A escala Celsius e a escala Kelvin são usadas para medir a temperatura e as mesmas divisões de unidade são feitas em ambas as escalas. A diferença é que a escala Celsius começa em 0 enquanto a escala Kelvin começa em 273. Como o mesmo número de divisões é feito se uma unidade de temperatura aumentar na escala Celsius, o mesmo acontece com a escala Kelvin. A temperatura na escala Kelvin é igual à soma da temperatura na escala Celsius e o ponto inicial da escala Kelvin (273K).

• Conversão da temperatura da escala Celsius para a temperatura da escala Kelvin: temperatura da escala Kelvin (K) = 273 + temperatura da escala Celsius ( 0 C)
• Conversão da temperatura da escala Kelvin para temperatura da escala Celsius: temperatura da escala Celsius ( 0 C) = temperatura da escala Kelvin (K) - 273

Problemas de amostra

Problema 1. O ponto de ebulição de uma substância 'X' é 100 0 C. Qual é o valor do ponto de ebulição de 'X' em Kelvin (K)?

Solução:

Dado,

Temperatura do ponto de ebulição na escala Celsius = 100 0 C

Para converter a temperatura da escala Celsius para a temperatura da escala Kelvin, usamos a fórmula,

K = 273 + 0 C 

K = 273 + 100 C

K = 373 K

O ponto de ebulição de 'X' em Kelvin é 373K

Problema 2: converta 321 K para 0 C.

Solução:

Dado,

Temperatura na escala Kelvin = 321 K

De acordo com a relação entre a escala Kelvin e a escala Celsius,

C = k - 273

C = 321 - 273

C = 48 0 C

O valor da temperatura na escala Celsius é 48 0 C.

Problema 3: converta 90 0 C em Kelvin.

Solução:

Dado,

Temperatura na escala Celsius = 90 0 C

De acordo com a relação entre a escala Kelvin e a escala Celsius,

K = 273 + 0 C 

K = 273 + 90 C

K = 363 K

O valor da temperatura na escala Kelvin é 363 K.

Problema 4: Converta -67 0 C em Kelvin.

Solução:

Dado,

Temperatura na escala Celsius = -67 0 C

De acordo com a relação entre a escala Kelvin e a escala Celsius,

K = 273 + 0 C 

K = 273 + (-67) C

K = 206 K

O valor da temperatura na escala Kelvin é 206 K.

Problema 5: Uma substância 'A' ferve à temperatura de 66,5 0 C e tem ponto de congelamento a -60 0 C. Encontre o ponto de congelamento e ebulição da substância 'A' em Kelvin?

Solução:

Dado,

Temperatura de ponto de ebulição na escala Celsius = 66,5 0 C

Temperatura do ponto de congelamento na escala Celsius = -60 0 C

Para converter a temperatura da escala Celsius para a temperatura da escala Kelvin, usamos a fórmula,

K = 273 + 0 C 

Ponto de ebulição:

K = 273 + 66,5 C

K = 339,5 K

O ponto de ebulição de 'A' em Kelvin é 339,5 K

Ponto de congelamento:

K = 273 + (-60) C

K = 213 K

O ponto de congelamento de 'A' em Kelvin é 213 K

Problema 6: converta 300 K em 0 C.

Solução:

Dado,

Temperatura na escala Kelvin = 300 K

De acordo com a relação entre a escala Kelvin e a escala Celsius,

C = k - 273

C = 300 - 273

C = 27 0 C

O valor da temperatura na escala Celsius é 27 0 C.

Problema 7: converta 297 K em 0 C.

Solução:

Dado,

Temperatura na escala Kelvin = 297 K

De acordo com a relação entre a escala Kelvin e a escala Celsius,

C = k - 273

C = 297 - 273

C = 24 0 C

O valor da temperatura na escala Celsius é 24 0 C.

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