Existem muitas grandezas físicas e químicas que dependem da temperatura, por exemplo, as dimensões de materiais, a capacidade de conduzir corrente elétrica e a mudança de cor de uma substância com a temperatura.

Podemos, então, construir uma enorme variedade de termômetros, dependendo da relação que escolhermos usar.

Neste artigo, vamos abordar os termômetros comuns, baseados na variação do volume de líquidos, normalmente mercúrio ou álcool.

Os termômetros comuns indicam a temperatura pela altura de líquido interno em relação a uma escala predefinida e bem calibrada.

A calibração se dá com base em pontos de referência, normalmente o ponto de fusão (congelamento) e o ponto de ebulição da água, respectivamente 0 °C e 100 °C.

As três escalas mais usadas para a temperatura são as de graus Celsius (°C), Fahrenheit (°F) e Kelvin (assim mesmo, sem o grau como as outras duas escalas).

Em 1714, o físico Daniel Fahrenheit aperfeiçoou os termômetros a álcool que existiam na época e construiu o primeiro termômetro a mercúrio.

Ele escolheu como ponto inferior a temperatura de uma mistura de gelo, água e sal, no limite do congelamento. Para o ponto superior, escolheu a temperatura de um homem sadio.

Fahrenheit atribuiu o valor de 96 °F para a temperatura do homem sadio e estabeleceu que o gelo puro se funde a 32 °F. Assim nascia a escala Fahrenheit. Ela é usada atualmente nos países de língua inglesa, como os Estados Unidos e a Inglaterra.

Em 1742, o astrônomo Anders Celsius sugeriu que se usasse o zero como ponto de fusão do gelo e 100 como ponto de ebulição da água. Celsius dividiu a escala em 100 partes iguais e chamou cada parte de grau. Assim nasceu a escala Celsius, que atualmente é adotada na maioria dos países, inclusive no Brasil.

O físico William Thomson (conhecido como Lord Kelvin) redefiniu a escala Celsius durante seus estudos do comportamento dos gases.

Considerando que a temperatura representa a energia média de movimento dos átomos ou moléculas que compõem um corpo, não fazia sentido existirem temperaturas negativas, visto que não existe energia de movimento negativa.

Assim, Kelvin criou a escala que mede a temperatura absoluta. Na escala Kelvin, não existem temperaturas negativas, sendo o zero absoluto a menor temperatura possível. Ele é atingido apenas quando todos os movimentos moleculares cessam, o que é impossível de acontecer atualmente, mesmo com toda a tecnologia presente.

A escala Kelvin é usada pela comunidade científica e faz parte do Sistema Internacional de Unidades, que a define como a escala de temperatura absoluta.

Na tabela abaixo, é possível comparar os valores dos pontos de fusão e ebulição da água nas três escalas.

Tabela 1: Pontos de fusão e ebulição da água em diferentes escalas termométricas.

Podemos converter facilmente a temperatura de uma escala para outra. Para tanto, basta aplicarmos as regras de proporcionalidade de segmentos. Veja o exemplo a seguir:

Converta 20 °C para °F.

O primeiro passo é colocar o esquema dos dois termômetros lado a lado, mostrando os valores dos pontos de fusão e de ebulição da água em cada um, além da temperatura que se quer converter. Veja a Figura 2:

Após isso, basta construir as relações dos segmentos proporcionais. Mostramos, na Figura 3, os segmentos que serão considerados em laranja e em azul.

Podemos montar o esquema matemático considerando que a relação entre os segmentos mostrados em laranja é igual à relação entre os segmentos em azul, ou seja:

$\dfrac{20 - 0}{x - 32}$start fraction, 20, minus, 0, divided by, x, minus, 32, end fraction = $\dfrac{100 - 0}{212 - 32}$start fraction, 100, minus, 0, divided by, 212, minus, 32, end fraction

Então:

$\dfrac{20}{x-32}$start fraction, 20, divided by, x, minus, 32, end fraction = $\dfrac{100}{180}$start fraction, 100, divided by, 180, end fraction

$20$20 $\cdot$dot $180$180 = $100$100 $\cdot$dot ($x – 32$x, –, 32)

$x$x = $\dfrac{6800}{100}$start fraction, 6800, divided by, 100, end fraction

Assim, temos que 20 °C equivalem a 68 °F.

Podemos converter temperaturas entre as três escalas repetindo esse procedimento.

Figura 1: Air conditioner with thermometer vectors pro vector (Adaptada)

Figura 2: Thermometer (Adaptada)

Figura 3: Thermometer (Adaptada)