Unidade Base: Kelvin (K) - Referenciado ao Zero Absoluto

Vantagens: cálculos termodinâmicos, mecânica quântica, física estatística, proporcionalidade direta à energia molecular

Utilização: toda a investigação científica, exploração espacial, criogenia, supercondutividade, física de partículas

• Kelvin (K) - Escala Absoluta

  Escala absoluta que começa em 0 K; o tamanho do grau é igual ao Celsius. Utilizado em leis dos gases, radiação de corpo negro, criogenia e equações termodinâmicas
• Celsius (°C) - Escala Baseada na Água

  Definida através das transições de fase da água à pressão padrão (0°C congelação, 100°C ebulição); o tamanho do grau é igual ao Kelvin. Amplamente utilizado em laboratórios, indústria e vida quotidiana em todo o mundo
• Rankine (°R) - Fahrenheit Absoluto

  Contrapartida absoluta do Fahrenheit com o mesmo tamanho de grau; 0°R = zero absoluto. Comum na termodinâmica e engenharia aeroespacial dos EUA

Unidade Base: Fahrenheit (°F) - Escala de Conforto Humano

Vantagens: precisão à escala humana para o tempo, monitorização da temperatura corporal, controlo do conforto

Utilização: Estados Unidos, algumas nações das Caraíbas, relatórios meteorológicos, aplicações médicas

• Fahrenheit (°F) - Escala de Conforto Humano

  Escala orientada para o ser humano: a água congela a 32°F e ferve a 212°F (1 atm). Comum nos EUA em contextos meteorológicos, de AVAC, de cozinha e médicos
• Réaumur (°Ré) - Histórica Europeia

  Escala histórica europeia com 0°Ré na congelação e 80°Ré na ebulição. Ainda referenciada em receitas antigas e certas indústrias
• Newton (°N) - Científica Histórica

  Proposta por Isaac Newton (1701) com 0°N na congelação e 33°N na ebulição. Atualmente de interesse principalmente histórico

Antes dos Termómetros: Métodos Baseados no Ser Humano

• Teste do Toque com a Mão: Ferreiros antigos mediam a temperatura do metal pelo toque - crucial para forjar armas e ferramentas
• Reconhecimento de Cor: A cozedura de cerâmica baseava-se nas cores da chama e da argila - vermelho, laranja, amarelo, branco indicavam calor crescente
• Observação Comportamental: As alterações de comportamento dos animais com a temperatura ambiente - padrões de migração, pistas de hibernação
• Indicadores de Plantas: Alterações nas folhas, padrões de floração como guias de temperatura - calendários agrícolas baseados na fenologia
• Estados da Água: Gelo, líquido, vapor - as primeiras referências universais de temperatura em todas as culturas

Antes dos instrumentos, as civilizações estimavam a temperatura através dos sentidos humanos e de pistas naturais — testes táteis, cor da chama e do material, comportamento animal e ciclos das plantas — formando as bases empíricas do conhecimento térmico primitivo.

Revolução Científica: Quantificando a Temperatura

• 1593: Termoscópio de Galileu - Primeiro dispositivo de medição de temperatura que utiliza a expansão do ar num tubo cheio de água
• 1654: Fernando II da Toscana - Primeiro termómetro de líquido em vidro selado (álcool)
• 1701: Isaac Newton - Propôs uma escala de temperatura com 0°N na congelação e 33°N na temperatura corporal
• 1714: Gabriel Fahrenheit - Termómetro de mercúrio e escala padronizada (32°F congelação, 212°F ebulição)
• 1730: René Réaumur - Termómetro de álcool com escala de 0°r na congelação e 80°r na ebulição
• 1742: Anders Celsius - Escala centígrada com 0°C na congelação e 100°C na ebulição (originalmente invertida!)
• 1743: Jean-Pierre Christin - Inverteu a escala Celsius para a sua forma moderna

A revolução científica transformou a temperatura de uma sensação numa medição. Do termoscópio de Galileu ao termómetro de mercúrio de Fahrenheit e à escala centígrada de Celsius, a instrumentação permitiu uma termometria precisa e repetível em toda a ciência e indústria.

De Padrões Físicos a Constantes Fundamentais

• 1887: Bureau Internacional de Pesos e Medidas - Primeiros padrões internacionais de temperatura
• 1927: Escala Internacional de Temperatura (ITS-27) - Baseada em 6 pontos fixos de O₂ a Au
• 1948: Celsius substitui oficialmente 'centígrado' - 9ª resolução da CGPM
• 1954: Ponto triplo da água (273.16 K) - Definido como a referência fundamental do Kelvin
• 1967: Kelvin (K) adotado como unidade base do SI - Substitui 'grau Kelvin' (°K)
• 1990: ITS-90 - Escala internacional de temperatura atual com 17 pontos fixos
• 2019: Redefinição do SI - Kelvin definido pela constante de Boltzmann (k_B = 1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹)

A termometria moderna evoluiu de artefactos físicos para a física fundamental. A redefinição de 2019 ancorou o Kelvin à constante de Boltzmann, tornando as medições de temperatura reproduzíveis em qualquer lugar do universo sem depender de padrões materiais.

A redefinição do Kelvin representa uma mudança de paradigma da medição baseada em materiais para a medição baseada na física.

• Reprodutibilidade Universal: qualquer laboratório com padrões quânticos pode realizar o Kelvin de forma independente
• Estabilidade a Longo Prazo: a constante de Boltzmann não se desvia, não se degrada, nem requer armazenamento
• Temperaturas Extremas: permite medições precisas de nanokelvin a gigakelvin
• Tecnologia Quântica: apoia a investigação em computação quântica, criogenia e supercondutividade
• Física Fundamental: todas as unidades base do SI são agora definidas por constantes da natureza

Aproximações rápidas para uso diário:

• C para F (aproximado): Duplique, adicione 30 (ex., 20°C → 40+30 = 70°F, real: 68°F)
• F para C (aproximado): Subtraia 30, divida por dois (ex., 70°F → 40÷2 = 20°C, real: 21°C)
• C para K: Basta adicionar 273 (ou exatamente 273.15 para precisão)
• K para C: Subtraia 273 (ou exatamente 273.15)
• F para K: Adicione 460, multiplique por 5/9 (ou use (F+459.67)×5/9 exatamente)

Para cálculos precisos:

• C para F: F = (C × 9/5) + 32 ou F = (C × 1.8) + 32
• F para C: C = (F - 32) × 5/9
• C para K: K = C + 273.15
• K para C: C = K - 273.15
• F para K: K = (F + 459.67) × 5/9
• K para F: F = (K × 9/5) - 459.67

Memorize estes pontos de ancoragem:

• Zero absoluto: 0 K = -273.15°C = -459.67°F (a temperatura mais baixa possível)
• A água congela: 273.15 K = 0°C = 32°F (pressão de 1 atm)
• Ponto triplo da água: 273.16 K = 0.01°C (ponto de definição exato)
• Temperatura ambiente: ~293 K = 20°C = 68°F (ambiente confortável)
• Temperatura corporal: 310.15 K = 37°C = 98.6°F (temperatura central normal humana)
• A água ferve: 373.15 K = 100°C = 212°F (1 atm, ao nível do mar)
• Forno moderado: ~450 K = 180°C = 356°F (Marca de Gás 4)

Compreendendo as unidades Δ (delta):

• 1°C de mudança = 1 K de mudança = 1.8°F de mudança = 1.8°R de mudança (magnitude)
• Use o prefixo Δ para diferenças: Δ°C, Δ°F, ΔK (não temperaturas absolutas)
• Exemplo: se a temperatura sobe de 20°C para 25°C, essa é uma mudança de Δ5°C = Δ9°F
• Nunca adicione/subtraia temperaturas absolutas em escalas diferentes (20°C + 30°F ≠ 50 qualquer coisa!)
• Para intervalos, Kelvin e Celsius são idênticos (1 intervalo K = 1 intervalo °C)

• Kelvin NÃO tem símbolo de grau: Escreva 'K', não '°K' (alterado em 1967)
• Não confunda temperaturas absolutas com diferenças: 5°C ≠ Δ5°C no contexto
• Não se pode adicionar/multiplicar temperaturas diretamente: 10°C × 2 ≠ 20°C de energia térmica equivalente
• Rankine é Fahrenheit absoluto: 0°R = zero absoluto, NÃO 0°F
• Kelvin negativo é impossível: 0 K é o mínimo absoluto (exceto exceções quânticas)
• A Marca de Gás varia de forno para forno: GM4 é ~180°C, mas pode ser ±15°C dependendo da marca
• Historicamente, Celsius ≠ Centígrado: a escala Celsius era originalmente invertida (100° congelação, 0° ebulição!)

• Tempo: memorize pontos-chave (0°C=congelação, 20°C=agradável, 30°C=quente, 40°C=extremo)
• Cozinha: as temperaturas internas da carne são cruciais para a segurança (165°F/74°C para aves)
• Ciência: use sempre Kelvin para cálculos termodinâmicos (leis dos gases, entropia)
• Viagens: os EUA usam °F, a maior parte do mundo usa °C - saiba a conversão aproximada
• Febre: temperatura corporal normal 37°C (98.6°F); a febre começa por volta de 38°C (100.4°F)
• Altitude: a água ferve a temperaturas mais baixas à medida que a altitude aumenta (~95°C a 2000m)

• Processamento e Forja de Metais

  A produção de aço (∼1538°C), o controlo de ligas e as curvas de tratamento térmico exigem uma medição precisa de altas temperaturas para garantir a qualidade, a microestrutura e a segurança
• Química e Petroquímica

  Craqueamento, reformação, polimerização e colunas de destilação dependem de um perfil de temperatura preciso para o rendimento, a segurança e a eficiência em amplas gamas
• Eletrónica e Semicondutores

  O recozimento em forno (1000°C+), as janelas de deposição/gravação e o controlo rigoroso de salas limpas (±0.1°C) sustentam o desempenho e o rendimento de dispositivos avançados

• Monitorização da Temperatura Corporal

  Gama normal de temperatura central 36.1–37.2°C; limiares de febre; gestão de hipotermia/hipertermia; monitorização contínua em cuidados intensivos e cirurgia
• Armazenamento Farmacêutico

  Cadeia de frio de vacinas (2–8°C), congeladores de ultracongelação (até −80°C) e acompanhamento de excursões para medicamentos sensíveis à temperatura
• Calibração de Equipamento Médico

  Esterilização (autoclaves a 121°C), crioterapia (−196°C de azoto líquido) e calibração de dispositivos de diagnóstico e terapêuticos

• Física e Ciência dos Materiais

  Supercondutividade perto de 0 K, criogenia, transições de fase, física de plasma (gama de megakelvin) e metrologia de precisão
• Investigação Química

  Cinética e equilíbrio de reações, controlo de cristalização e estabilidade térmica durante a síntese e análise
• Espaço e Aeroespacial

  Sistemas de proteção térmica, propulsores criogénicos (LH₂ a −253°C), equilíbrio térmico de naves espaciais e estudos de atmosferas planetárias

• Panificação e Pastelaria de Precisão

  Levedura de pão (26–29°C), temperagem de chocolate (31–32°C), fases do açúcar e gestão do perfil do forno para resultados consistentes
• Segurança e Qualidade da Carne

  Temperaturas internas seguras (aves 74°C, carne de vaca 63°C), cozedura residual, tabelas de sous-vide e conformidade com o HACCP
• Conservação e Segurança Alimentar

  Zona de perigo alimentar (4–60°C), arrefecimento rápido, integridade da cadeia de frio e controlo do crescimento de agentes patogénicos

Use °F = (°C × 9/5) + 32. Exemplo: 25°C → 77°F

Use °C = (°F − 32) × 5/9. Exemplo: 100°F → 37.8°C

Use K = °C + 273.15. Exemplo: 27°C → 300.15 K

Use K = (°F + 459.67) × 5/9. Exemplo: 68°F → 293.15 K

°C expressa a temperatura absoluta; Δ°C expressa uma diferença de temperatura (intervalo). 1 Δ°C é igual a 1 K

Uma escala absoluta que usa graus Fahrenheit: 0°R = zero absoluto; °R = K × 9/5

273.16 K, onde as fases sólida, líquida e gasosa da água coexistem; usado como referência termodinâmica

1 eV corresponde a 11604.51812 K através da constante de Boltzmann (k_B). Usado para plasmas e contextos de alta energia

Aproximadamente 1.4168×10^32 K, um limite superior teórico onde a física conhecida se desfaz

Ambiente ~22°C (295 K); corpo humano ~37°C (310 K)

O Kelvin é uma unidade termodinâmica absoluta definida através de uma constante física (k_B), não uma escala arbitrária, pelo que usa K (não °K).

A temperatura absoluta em Kelvin não pode ser negativa; no entanto, certos sistemas exibem 'temperatura negativa' no sentido de uma inversão de população — são mais quentes do que qualquer K positivo.