Previsões de temperatura e tempo
Uma das minhas atividades favoritas é assistir a previsão do tempo na TV. Eu sou, como muitas outras pessoas, obcecado com o que o tempo vai fazer. Vai nevar? Vai chover? Vai estar ensolarado? Como vai estar quente?
Aqui nos EUA, ainda usamos a escala de graus Fahrenheit para as previsões do tempo. Mas, em muitos outros lugares do mundo, a temperatura do tempo é medida usando a escala de graus Celsius.
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O mapa à esquerda da tela mostra várias temperaturas da cidade, variando de 77 a 98 graus Fahrenheit. No mapa à direita, as temperaturas são mostradas entre 25 e 37 graus Celsius. É importante que você possa converter facilmente entre essas duas unidades. Aprenderemos como fazer isso um pouco mais adiante nesta lição.
Temperatura de medição
A temperatura pode ser definida simplesmente como uma medida de calor ou frio de um objeto. É sempre em referência a uma escala de temperatura.
A temperatura é medida usando um termômetro . Quando usamos um termômetro, estamos observando o efeito da temperatura sobre a substância dentro dele. Antigamente, os termômetros eram feitos de mercúrio em vidro. Conforme a temperatura esquentava, o mercúrio se expandia e subia por um tubo estreito. Podíamos ver qual era a temperatura lendo na escala de números no tubo.
O mercúrio não é mais usado em termômetros porque é muito tóxico. Os termômetros modernos usam um líquido diferente, mas o conceito ainda é o mesmo. Conforme a temperatura sobe, o líquido se expande e sobe pelo tubo. Claro, o inverso é verdadeiro porque, quando a temperatura cai, o líquido encolhe e desce pelo tubo.
Unidades de temperatura
Já mencionamos duas unidades de temperatura comumente usadas no início da lição. Nos EUA, ainda usamos a antiga escala Fahrenheit . Usando esta escala, o ponto de congelamento normal da água é 32 graus F, e o ponto de ebulição normal da água é 212 graus F.
Mas, fora dos EUA e em muitas aplicações científicas, você provavelmente usará a escala Celsius . Desta vez, o ponto normal de congelamento da água é 0 graus C, e o ponto de ebulição normal da água é 100 graus C. Uma grande diferença no intervalo! Agora, você deve ter ouvido falar do termo ‘graus centígrados’. Se sim, não se preocupe; isso não é algo novo. Isso é o mesmo que graus Celsius; eles apenas mudaram o nome de Centígrado para Celsius.
A unidade de temperatura final que você pode encontrar é chamada Kelvin . Observe que não são graus Kelvin, apenas Kelvin simples. Certamente não preveríamos o tempo usando Kelvin, mas é muito útil em muitas aplicações de física e química. É usado principalmente porque a escala Kelvin não tem números negativos. A temperatura mais baixa para a qual qualquer substância pode cair é 0 K, ou zero absoluto.
Temperatura de conversão
Agora que conhecemos as três unidades diferentes de temperatura, vamos aprender como converter facilmente entre elas. Vamos começar aprendendo como converter de graus Celsius para graus Fahrenheit.
Conversão de graus Celsius em graus Fahrenheit
Antes de mergulharmos na matemática, é bom ter uma ideia do tipo de número que você está procurando. Lembro-me de uma pequena rima que aprendi na escola ao tentar descobrir as conversões entre Fahrenheit e Celsius:
- Em graus Celsius, os 30s são quentes, os 20s são agradáveis, os 10s não são e 0 é congelante.
Portanto, agora que sabemos o tipo de número que estamos esperando, vamos fazer as contas.
A temperatura em Indianápolis será de 31 graus Celsius hoje. O que é isso em graus Fahrenheit?
Ok, então com base em nossa pequena rima, sabemos que 31 graus Celsius é quente. Portanto, esperamos que uma temperatura em Fahrenheit esteja bem na casa dos 70 na escala Fahrenheit. O fator de conversão que usamos para converter de graus Celsius para graus Fahrenheit é a temperatura em Fahrenheit é igual a 1,8 multiplicado pela temperatura em Celsius mais 32:
TF = 1.8TC + 32
Vamos inserir os números:
TF = 1,8 x 31 graus C + 32
TF = 87,8 (ou 88) graus Fahrenheit
Sim, isso parece muito quente para mim!
Conversão de Graus Fahrenheit para Graus Celsius
Agora podemos fazer um cálculo muito semelhante se quisermos converter de graus Fahrenheit para graus Celsius.
A temperatura no Pólo Sul foi medida em – 40 graus F. O que é isso em graus C?
Sabemos intuitivamente que – 40 graus F é muito, muito frio! O ponto de congelamento da água é de +32 graus F, então já sabemos que a temperatura em graus Celsius estará bem abaixo de zero grau!
O fator de conversão que usamos para converter de graus Fahrenheit para graus Celsius é que a temperatura em Celsius é igual à temperatura em Fahrenheit menos 32 dividido por 1,8.
TC = (TF – 32) / 1,8
Novamente, vamos inserir os números:
TC = (- 40 F – 32) / 1,8
TC = – 40 graus C
Sim, isso é extremamente frio! Não apenas acabamos de converter de Fahrenheit para Celsius, mas também descobrimos onde as duas escalas coincidem. A temperatura em graus Fahrenheit e graus Celsius é a mesma a -40 graus. A conversão final de temperatura que veremos é a conversão de graus Celsius para Kelvin.
Conversão de graus Celsius para Kelvin
Um líquido orgânico ferve a 262 graus Celsius. Qual é o ponto de ebulição em Kelvin?
O fator de conversão que usamos de graus Celsius para Kelvin é a temperatura em Kelvin é igual à temperatura em Celsius mais 273,15.
TK = TC + 273,15
Então, colocando os números, temos:
TK = 262 graus Celsius + 273,15
TK = 535 K
Claro, se você quiser voltar de Kelvin para Celsius, você simplesmente deduz 273,15 do número de Kelvin.
Agora, não há conversão direta de Fahrenheit para Kelvin. Se você precisar fazer essa conversão, terá que converter de Fahrenheit para Celsius e de Celsius para Kelvin.
Resumo da lição
Vamos resumir o que aprendemos. A temperatura é uma medida de calor ou frio de um objeto. Medimos a temperatura usando um termômetro . Um termômetro funciona porque observamos a expansão de um líquido à medida que a temperatura sobe.
- Na escala Fahrenheit , o ponto de congelamento normal da água é 32 graus F, e o ponto de ebulição normal da água é 212 graus F.
- Na escala Celsius , o ponto normal de congelamento da água é 0 graus C, e o ponto de ebulição normal da água é 100 graus C.
Aprendemos como converter de graus Celsius para graus Fahrenheit usando o fator de conversão TF = 1.8TC + 32 .
Se quisermos converter de graus Fahrenheit para graus Celsius, usamos o fator de conversão TC = (TF – 32) /1,8 .
Podemos provar matematicamente que as escalas de temperatura Fahrenheit e Celsius coincidem em -40 graus.
Finalmente, vimos a unidade de temperatura Kelvin . O Kelvin é útil em muitas aplicações científicas. Para converter de graus Celsius para Kelvin, usamos o fator de conversão de TK = TC + 273,15 .
Resultados de Aprendizagem
Depois de memorizar todas as facetas desta lição, certifique-se de estar satisfeito com sua capacidade de:
- Recite a definição de temperatura
- Descreva o processo de medição de temperatura
- Contraste nas escalas de temperatura Fahrenheit, Celsius e Kelvin
- Converta entre escalas de temperatura usando as fórmulas fornecidas