Trata-se de uma palavra comum no nosso vocabulário quotidiano e que, por conseguinte, estamos habituados a referir no dia-a-dia. Porém… o que é realmente a temperatura?
O que é a temperatura?
A temperatura é uma grandeza física escalar que está relacionada com a energia interna de um sistema termodinâmico, mais concretamente com a energia cinética média das suas partículas, que diz respeito ao movimento destas. Trata-se de uma propriedade intrínseca, que não depende da quantidade considerada de uma substância.
É uma grandeza que mede a energia térmica de um corpo. Para uma mesma substância, uma maior temperatura é sinónimo de maior velocidade das partículas que a constituem.
O que é o zero absoluto em termos de temperatura?
O zero absoluto corresponde à temperatura mínima possível para qualquer corpo, ou seja, é a temperatura à qual, segundo a mecânica clássica, as partículas constituintes de um corpo têm energia cinética nula, ou seja, encontram-se em repouso. Esta é uma temperatura teórica, uma vez que corresponde a um estado impossível de alcançar fisicamente, conforme o terceiro princípio da termodinâmica.
Embora já se tenham conseguido temperaturas muito baixas, o zero absoluto é impossível – um limite inalcançável.
Como é determinada a temperatura? Como é medida?
Como foi referido no parágrafo anterior, a temperatura é uma quantidade estatística, que não pode ser medida diretamente. A sua medição é realizada recorrendo a outras grandezas (termométricas) que variam com ela, como a resistência elétrica ou a altura de uma coluna de mercúrio.
O instrumento utilizado para medir a temperatura tem o nome de termómetro, e relaciona as grandezas termométricas com a temperatura. Existem termómetros baseados em dilatação (termómetros de gás ou de mercúrio), em propriedades elétricas (termistor ou termopar) e em radiação térmica (termómetros de infravermelhos).
Temperaturas de fusão e de ebulição
Os pontos de fusão e de ebulição são temperaturas às quais se dá a mudança do estado físico de uma substância (respetivamente, do sólido para o líquido e do líquido para o gasoso). Estes pontos dependem da pressão ambiente. Ao nível do mar (1 atm) a água congela a 0 ºC e evapora a 100 ºC, mas sabe-se que nas zonas montanhosas a água ferve a uma temperatura mais baixa devido à menor pressão atmosférica.
O ponto de fusão e de ebulição de uma substância são as temperaturas a que esta sofre uma mudança de estado físico.
Temperatura atmosférica ou ambiente
Além de uma grandeza física, a temperatura é também uma variável meteorológica utilizada para determinar o estado da atmosfera num ponto e momento determinados.
Varia normalmente com a altitude dentro da atmosfera terrestre. Nos primeiros quilómetros da atmosfera, na troposfera, camada onde os fenómenos meteorológicos ocorrem, é normal que a temperatura diminua com o aumento da altitude. Quando acontece o contrário, estamos perante uma inversão térmica.
Os mapas de previsão de temperatura consideram normalmente o valor desta grandeza a uma pressão de 850 hPa. Isto permite identificar alterações do estado do tempo em consequência da chegada de diferentes massas de ar, tendo em conta os efeitos do dia/noite e a topografia.
Relativamente às temperaturas que experimentamos na parte inferior da atmosfera, uma medição correta tem de ser realizada entre 1,25 e 2 metros acima do solo, com o sensor sempre no interior de um abrigo meteorológico.
Qualquer alteração nas condições ambientais tem de ser registada, de modo a poder ser tida em conta aquando da análise dos registos de uma estação meteorológica. Possíveis exemplos de alterações deste tipo são a expansão da área urbana em redor de um observatório ou alterações na vegetação que a rodeia.
A diferença entre calor e temperatura
É comum utilizarmos termos como «frio» e «calor» em relação à temperatura, dado que o seu uso coloquial neste contexto é amplamente aceite, como quando dizemos que «está muito frio».
No entanto, é incorreto falar de uma «temperatura fria» ou «quente». Frio e calor são termos adequados apenas para nos referirmos ao ambiente ou às sensações que nos são provocadas pela temperatura. Correto seria dizer «baixa temperatura» ou «alta temperatura», dado que estamos a falar de uma grandeza.
Por outro lado, é perfeitamente correto dizermos que um dia foi quente, por exemplo, para referimos que nele ocorreram temperaturas elevadas. Embora esta distinção seja frequentemente ignorada na linguagem coloquial, calor e temperatura não são, de todo, a mesma coisa. O calor é uma forma de energia e a sua unidade no sistema internacional é o Joule (J).
São, todavia, conceitos relacionados, dado que «calor» se refere à transferência de energia de um corpo ou sistema para outro através de uma diferença de temperatura entre ambos. É também possível alterar a temperatura de um corpo através da adição ou remoção de calor.
Adicionalmente, o calor, ao contrário da temperatura, depende da quantidade de matéria. Por exemplo, se cortarmos um corpo em duas metades, ambas continuarão a apresentar a mesma temperatura. No entanto, para aumentar a temperatura de uma dessas metades, bastará fornecer-lhe metade do calor que seria necessário adicionar ao corpo inteiro para dar origem à mesma subida de temperatura.
Nas previsões meteorológicas realizadas em Espanha, a temperatura é habitualmente expressa em graus Celsius.
Escalas de temperatura
Existem diferentes escalas de temperatura, das quais as três que se seguem são as mais utilizadas. Nas previsões meteorológicas realizadas em Espanha, a temperatura é habitualmente expressa em graus Celsius. Por outro lado, por exemplo, nos EUA, são mais utilizados os graus Fahrenheit.
Escala centígrada ou Celsius
- Ao ponto de fusão da água, em condições atmosféricas padrão, é atribuído o valor 0.
- Ao ponto de ebulição da água, em condições atmosféricas padrão, é atribuído o valor 100.
- Este intervalo é dividido em 100 partes iguais, correspondendo cada uma delas a um grau Celsius (ºC).
Escala Fahrenheit
- Ao ponto de fusão da água, em condições atmosféricas padrão, é atribuído o valor 32.
- Ao ponto de ebulição da água, em condições atmosféricas padrão, é atribuído o valor 212.
- Este intervalo é dividido em 180 partes iguais, correspondendo cada uma delas a um grau Fahrenheit (ºF).
Escala Kelvin (absoluta)
Utilizada no Sistema Internacional de Unidades. Quando nos referimos a unidades kelvin (K), a expressão «graus Kelvin» é incorreta.
- O valor 0 da escala é atribuído à temperatura mais baixa possível, o zero absoluto.
- É atribuído o valor 273,16 ao ponto triplo da água (coexistência de água no estado sólido, líquido e gasoso).
- Fez-se coincidir a magnitude dos kelvin com a dos graus Celsius, de tal forma que um aumento de temperatura expresso em kelvin coincide com a sua expressão em graus centígrados (K = ºC + 273,15).