Exercícios: Escalas de temperatura

No Brasil a previsão do tempo indica a temperatura em graus Celsius, mas um amigo dos Estados Unidos a indica em graus Fahrenheit. O que é uma escala de temperatura? Nomeie as três escalas que você conhece e escreva o símbolo da unidade de cada uma.

Num dia de primavera em Salvador o termômetro marca $25\ ^\circ\text{C}$. Expresse essa temperatura em kelvin, lembrando que $T_K = t_C + 273$.

A que temperatura, em graus Celsius, a água congela? E a que temperatura ela ferve ao nível do mar? Expresse ambos os valores também em kelvin.

O freezer da casa da Letícia está a cerca de $255\ \text{K}$. A quantos graus Celsius corresponde essa temperatura?

A temperatura da sala de aula é de $20\ ^\circ\text{C}$. Calcule quanto é em graus Fahrenheit usando a expressão $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.

A temperatura corporal normal de uma pessoa saudável é de cerca de $37\ ^\circ\text{C}$. Expresse-a em kelvin.

Qual é a unidade de temperatura do Sistema Internacional, a que se usa na ciência? E qual utilizamos na vida diária no Brasil? Dê um exemplo de cada uma.

O zero da escala Kelvin tem o nome de zero absoluto. A quantos graus Celsius corresponde? Por que razão você acha que tem esse nome?

Um termômetro de cozinha comprado nos Estados Unidos marca $122\ ^\circ\text{F}$. Calcule a temperatura em graus Celsius isolando-a na expressão $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$.

Em viagem por Miami, a Lúcia não se sente bem e o termômetro da farmácia marca $102,2\ ^\circ\text{F}$. Converta o valor para graus Celsius e diga se ela tem febre, sabendo que se considera febre a partir de $38\ ^\circ\text{C}$.

O que está mais quente: um copo de água a $300\ \text{K}$ ou um copo de água a $30\ ^\circ\text{C}$? Converta ambos os valores para a mesma escala antes de comparar.

Numa localidade do Canadá o termômetro marca $-10\ ^\circ\text{C}$. Expresse essa temperatura:

1. a) Em kelvin.
2. b) Em graus Fahrenheit.

Uma receita americana de biscoitos indica assar a $392\ ^\circ\text{F}$.

1. a) Converta essa temperatura para graus Celsius.
2. b) Expresse-a depois em kelvin.

Ordene em ordem crescente as seguintes temperaturas, expressando-as primeiro todas em graus Celsius:

1. a) $50\ ^\circ\text{F}$
2. b) $280\ \text{K}$
3. c) $0\ ^\circ\text{C}$

Numa onda de calor em Cuiabá, atingem-se $44\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Expresse essa temperatura em kelvin.
2. b) Quantos kelvin de diferença há em relação à temperatura corporal normal, de $37\ ^\circ\text{C}$?

A escala Fahrenheit fixa $32\ ^\circ\text{F}$ no ponto de congelamento da água.

1. a) Verifique, com a expressão $T_F = 1,8 \cdot t_C + 32$, que $0\ ^\circ\text{C}$ equivale efetivamente a $32\ ^\circ\text{F}$.
2. b) Calcule a quantos graus Fahrenheit a água ferve, ou seja, a quanto equivalem $100\ ^\circ\text{C}$.

Existe uma temperatura na qual um termômetro Celsius e um Fahrenheit marcam o mesmo número. A figura mostra as duas escalas lado a lado:

1. a) Escreva a igualdade $t = 1,8 \cdot t + 32$ e resolva-a.
2. b) Em que temperatura ocorre essa coincidência?
3. c) Verifique o resultado aplicando a fórmula de conversão ao valor obtido.

O nitrogênio líquido, muito utilizado em laboratórios e em culinária inovadora, ferve a $77\ \text{K}$.

1. a) Expresse essa temperatura em graus Celsius.
2. b) Converta-a depois para graus Fahrenheit.
3. c) Por que é necessário manusear o nitrogênio líquido com luvas e óculos especiais?

O Lucas comenta: «ontem estávamos a $15\ ^\circ\text{C}$ e hoje a $30\ ^\circ\text{C}$, por isso hoje está o dobro do calor».

1. a) Expresse ambas as temperaturas em kelvin.
2. b) Calcule quanto aumentou a temperatura em kelvin e avalie se é razoável dizer «o dobro».
3. c) Explique por que comparar assim as temperaturas só faria sentido numa escala cujo zero seja o zero absoluto.

Queremos saber a quanto equivale um aumento de temperatura de $10\ ^\circ\text{C}$ nas outras escalas.

1. a) Expresse $20\ ^\circ\text{C}$ e $30\ ^\circ\text{C}$ em kelvin e em graus Fahrenheit.
2. b) Calcule a diferença entre ambos os valores em cada uma das três escalas.
3. c) Conclua que duas escalas têm graus do mesmo tamanho e qual escala tem os graus menores.

A escala Celsius fixou seu $0$ e seu $100$ em dois pontos específicos da água.

1. a) Quais são esses dois pontos?
2. b) Quantos graus existem entre ambos os pontos na escala Celsius? E na Kelvin? E na Fahrenheit (entre $32\ ^\circ\text{F}$ e $212\ ^\circ\text{F}$)?
3. c) Justifique, a partir desses intervalos, por que um grau Fahrenheit é menor do que um grau Celsius.

Na superfície da Lua a temperatura atinge $127\ ^\circ\text{C}$ durante o dia e desce até $-173\ ^\circ\text{C}$ durante a noite.

1. a) Expresse ambas as temperaturas em kelvin.
2. b) Calcule a variação de temperatura entre o dia e a noite, em kelvin e em graus Celsius.
3. c) Explique por que essa variação coincide nas duas escalas.

Em Yakutsk (Sibéria) já se mediram $-50\ ^\circ\text{C}$. Observe a escala do termômetro da figura:

1. a) Expresse essa temperatura em kelvin.
2. b) Poderia se medir algum dia uma temperatura de $-300\ ^\circ\text{C}$ em algum lugar do universo? Justifique utilizando o conceito de zero absoluto.
3. c) Pode haver temperaturas negativas na escala Celsius? E na escala Kelvin? Justifique ambas as respostas.

A temperatura corporal normal é de $37\ ^\circ\text{C}$ e com febre alta pode atingir $40\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Expresse ambas as temperaturas em kelvin e em graus Fahrenheit.
2. b) Quanto subiu a temperatura em cada uma das três escalas?
3. c) Explique por que o aumento tem o mesmo valor em graus Celsius e em kelvin, mas não em graus Fahrenheit.