Escalas de Temperatura não são nada além de unidades de medida, ou seja, são diferentes representações de uma mesma característica, como foi tratado no texto de Metrologia: Historia das Escalas e Relativismo. Assim como podemos descrever distância em metros, pés, passos ou campos de futebol, podemos também descrever a temperatura em diferentes unidades, como Celsius, Fahrenheit, Kelvin ou na bizarra Delisle, que diminui com o aquecimento.
Diversos cientistas criaram suas escalas térmicas, dependendo do que lhes interessava e do seu contexto histórico e cultural. As mais utilizadas atualmente são as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, cada uma com sua finalidade ou ideia.
As estranhas escalas qualitativas
As escalas utilizadas atualmente são quantitativas (que atribuem valores) e bem definidas, mas nem sempre foi assim. Escalas qualitativas surgem naturalmente, como as coloquiais que descrevem a temperatura como “frio de renguear cusco”, “de pegar resfriado”, “leva um casaquinho”, “calor de lascar” ou “de fritar ovo em asfalto” (é só um dia comum em Porto Alegre). Parece bizarro? Parece, mas é uma primeira abordagem, e alguns cientistas seguiram essa linha — com um pouco mais de rigor.
Sir Isaac Newton, aquele mesmo da Mecânica, criou a sua própria escala de temperatura. Nela, a temperatura de um “lago congelado”, do “ferro brilhando tão intensamente quanto possível”, ou até mesmo o “maior calor de um banho que se pode suportar por algum tempo quando a mão é mergulhada e mantida imóvel” eram marcações feitas e usadas para determinar a temperatura dos objetos em seus estudos. Existem registros ainda mais assustadores, como “tão quente quanto sangue recém derramado”; agora as Unidades Imperiais (milhas, polegadas, …) não me parecem mais tão bizarras.
O surgimento de Escalas de Temperatura Quantitativas (com números)
Seguindo uma tendência menos masoquista, o cientista Anders Celsius propôs uma escala quantitativa definida por propriedades da água, em 1742. Celsius publicou um artigo mostrando que a temperatura de fusão (derretimento) do gelo não variava muito com a pressão atmosférica, e fez uma longa análise da variação da temperatura de ebulição (fervura) em função da pressão. Ele definiu sua escala, inicialmente, atribuindo 0 °C ao ponto de ebulição da água e 100 °C ao ponto de fusão. Porém, era pouco conveniente utilizar estes valores e, em 1743, Carl Linnaeus revisou os estudos de Celsius e inverteu sua escala, tornando‑a como conhecemos atualmente.
Daniel Fahrenheit também criou sua escala térmica quantitativa, com muito mais divisões (graus) que a de Celsius. Para compararmos, a fusão da água é equivalente a 32 °F, enquanto a ebulição foi determinada como 212 °F, ou seja, tem uma variação de 180 valores inteiros nesse intervalo, enquanto na escala Celsius possui uma variação de “apenas” 100 valores.
Mas por que 32 °F para o congelamento da água? Porque, no norte da Europa, o inverno é bastante rigoroso e os lagos congelam; então Fahrenheit utilizou uma mistura de gelo, água e sal, com a qual ele marcou o 0 °F de sua escala, facilitando estudos meteorológicos. Ele ainda marcou ~30 °F para a temperatura da água que começa a congelar e 90° para a temperatura da axila ou boca de uma pessoa saudável. Com essa escala, se a temperatura de uma pessoa chega aos três dígitos, ela está com febre. Por incrível que pareça, há vantagens no uso da Escala Fahrenheit.
As Escalas de Temperatura Termodinâmica e o Zero Absoluto
E se conseguíssemos chegar em um “frio infinto”? Qual seria o menor valor possível para a temperatura de um corpo? Mais adiante veremos que existe um mínimo, o “zero absoluto”. Com esse ponto de referência foram criadas novas escalas, chamadas Escalas Absolutas, cujo Zero é o mínimo, sendo toda a escala positiva. Em 1848, Lord Kelvin calculou que a Temperatura Mínima seria ‑273 °C e propôs sua escala baseada em dois princípios: 0 seria o Zero Absoluto, e incrementos na escala seriam iguais aos da Escala Celsius. Assim surge a chamada “Escala Absoluta Celsius”, posteriormente denominada Escala Kelvin, utilizada até hoje no Sistema Internacional de Unidades, com alguns pequenos ajustes.
Há um detalhe interessante que pode passar despercebido. Como mostramos em nossas publicações, os primeiros instrumentos de medida de temperatura surgiram na Idade Antiga. Daí até Galileu, passaram-se 1500 anos, mesmo que talvez tenham ocorrido outros estudos no Império Persa dos quais não temos informações. Do Termômetro de Medici (1654) até a Escala Kelvin, mais dois séculos se passaram. A termometria é um problema muito antigo, mas foi com a Termodinâmica, impulsionada pela Revolução Industrial, que grandes avanços foram concretizados.
Maria Eduarda Belló e Gabriel Cury Perrone / Equipe AMLEF 2023
Referências:
- Wikipédia:
- NUSSENZVEIG, H. Moysés, Curso de Física Básica 2. Edição: 5.ed. Cidade: São Paulo, Edgard Blücher, 2014.