F2_Aula 03 – Escala Absoluta (Kelvin)
Foi visto na Aula 01 que as moléculas ou átomos da matéria que compõem um corpo estão em constante agitação e que quando fornecemos (retiramos) calor do corpo, a agitação das moléculas ou átomos aumenta (diminui).
Pois bem, o que acontece com a agitação das moléculas quando diminuímos cada vez mais a sua temperatura? Será que existe alguma temperatura em que elas param de se agitar?
A história nos mostra que foi o físico inglês Willian Thomson (1824-1907), mais conhecido pelo seu título de nobreza, Lord Kelvin, quem estabeleceu pela primeira vez a existência teórica de uma situação na qual as partículas da matéria estariam totalmente desprovidas de energia e, portanto, estariam “paradas”.
Lord Kelvin
Desenvolvendo a teoria e fazendo os cálculos necessários, Kelvin concluiu que em um caso limite, quando as partículas pararem de se agitar, equivalentemente na escala célsius, teremos a menor temperatura possível, que será de -273 °C (valor mais preciso: – 273,15 °C).
Na ciência tal situação teórica também é conhecida como “zero absoluto”, ou seja, a temperatura nesse estado tem valor igual à zero na escala kelvin.
Por esse motivo, a Escala Kelvin é denominada de Escala Absoluta, sendo a escala adotada no SI (Sistema Internacional).
Certamente para facilitar os cálculos, a medida na escala kelvin entre o ponto de gelo (PG) e o ponto de vapor (PV) também foi dividida em cem partes iguais, sendo que os pontos fixos citados acima para a escala célsius equivalem respectivamente a: PG = 273 K e PV = 373 K.
Lembrete: não se escreve “grau kelvin” (°K), mas simplesmente “kelvin” (K).
Relações entre as três escalas termométricas
O esquema a seguir mostra as temperaturas equivalentes aos pontos fixos para fusão do gelo (PG) e a vaporização da água (PV) nas três escalas: Kelvin (K), Celsius (°C) e Fahrenheit (°F).
![](http://fismatica.com/wp-content/uploads/2020/06/TT_05-300x166.png)
Utilizando as regras de proporção, matematicamente obtemos as seguintes relações:
Com um pouco de álgebra se chega a relação final entre as três escalas:
Ou, relacionando duas a duas:
- Celsius e Fahrenheit
- Kelvin e Celsius
- Fahrenheit e Kelvin
Exercícios Resolvidos
01 – (FisMática) Um termômetro indica que um corpo está a uma temperatura de 30°C. Determine a temperatura desse corpo nas escalas Kelvin e Fahrenheit.
Resolução:
Fahrenheit: utilizando a relação entre as escalas e substituindo o valor de tC = 30 °C, temos:
Multiplicando em “cruz”, temos:
5.(tF – 32) = 9×30 => 5.tF – 160 = 270 => 5.tF = 270 + 160 => 5.tF = 430
Isolando tF:
tF = 430:5 => tF = 86 °F
Kelvin: utilizando a relação entre as escalas e substituindo o valor de tC = 30 °C, temos:
tK = tC + 273 => tK = 30 + 273 => tK = 303 K
02 – (FisMática) Determine os valores das temperaturas em que a escala kelvin marca o dobro do valor da escala Celsius.
Resolução:
Inicialmente vamos relacionar os valores das medidas das duas escalas: tK = 2.tC
Substituindo na relação entre as escalas, temos:
tK = tC + 273 => 2.tC = tC + 273 => 2.tC – tC = 273 => tC = 273 °C
Substituindo na relação entre as medidas, temos:
tK = 2.tC = 2×273 => tK = 546 K