domingo, 21 de fevereiro de 2016

Fahrenheit e Celsius são escalas assim tão diferentes?

Tentando confiar na Meteorologia (!), dirigimo-nos, muitas vezes, a fontes de informação tão diversas como Satélite, TV Cabo ou Internet, para saber "o tempo que vai fazer amanhã"! Por vezes, apanhamos uns valentes sustos com os valores que nos são servidos, por serem apresentados em graus Fahrenheit!! Aparentemente, não existe qualquer conversão imediata entre essa unidade e a pertencente ao Sistema Internacional de Unidades, os graus Celsius [1]. Quais são, então, as diferenças reais entre estas duas escalas de temperaturas, e quem foi que as estabeleceu?

Fahrenheit

   O primeiro a tentar estabelecer uma escala de temperatura convencional foi o físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), quando vivia na Islândia. As suas experiências obrigavam-no a possuir uma escala de temperatura normalizada e fiável. Ainda que outros cientistas tivessem já criado as suas próprias escalas de temperaturas, usando os mais variados líquidos, estas não eram fiáveis. Decidiu, então, criar a sua própria escala. Após cuidados estudos, Fahrenheit optou pelo mercúrio como substância termométrica, por este não sofrer alteração das suas características físicas e químicas dentro de uma larga gama de temperaturas [2]. Escolheu para ponto fixo inferior — ponto em que a temperatura medida é a mais baixa — a temperatura de fusão de uma mistura de partes iguais de cloreto de sódio (NaCl, vulgarmente conhecido por sal de cozinha), cloreto de amónio (NH4Cl) e gelo fundente (gelo picado e água pura). Como ponto fixo superior, escolheu a temperatura normal do corpo humano (provavelmente a sua própria). Para facilitar a leitura, dividiu o espaço entre o ponto inferior e superior em cem partes iguais, atribuindo os valores de 0 °F e 100 °F, aos pontos fixos inferior e superior, respectivamente. Diz-se, lendariamente, que Fahrenheit escolheu como ponto inferior a temperatura do dia mais frio de 1727, na Islândia; além disso, o ponto fixo superior teria sido medido numa pessoa febril, pois a temperatura de uma pessoa sadia normal é de 98,6 °F.
   Devido às características próprias do mercúrio, esta escala de temperatura difundiu-se bastante na Inglaterra, sendo, mais tarde, adoptada pelos americanos.

Celsius

Anders Celsius
   Anders Celsius (1701-1744), físico, astrónomo e geodesista sueco, criou, também, a sua própria escala de temperatura, utilizando a mesma substância termométrica. Reparem que se situa na mesma época de Fahrenheit - no entanto, é natural que, naquela época, devido aos fracos meios de comunicação existentes (e, possivelmente, por razões históricas pouco conhecidas), a escala de Fahrenheit não se tivesse difundido muito pela Europa. Celsius escolheu, como ponto fixo superior, o ponto de fusão do gelo, e como ponto fixo inferior, o da ebulição da água, ambos medidos à Pressão Normal (po = 1,01325x105 Pa) [3]. Não, não... não me enganei!! Curiosamente, os pontos fixos eram, primitivamente, contrários aos da escala actual. A sua troca surgiu mais tarde, por razões mais ou menos desconhecidas! Celsius também dividiu essa gama de valores em cem unidades iguais: o ponto superior equivalia a 100 °C e o inferior a 0 °C. Esta escala lê-se em graus Celsius - e, não, como alguns teimam, erradamente, em graus centígrados, por o intervalo entre os pontos fixos ser dividido em cem divisões iguais. (Observe-se que, seguindo o mesmo raciocínio, a escala Fahrenheit também deveria ser referida por graus centígrados - o intervalo entre os seus pontos fixos também se subdivide em cem divisões iguais!!)


Conversões

   Actualmente, as temperaturas na Meteorologia são dadas em °F ou °C (conforme o sistema de unidades em referência no país de origem). Por isso, quando as temperaturas são dadas em °F, é necessário fazer uma pequena conversão. Não é possível fazer uma conversão imediata, pois as divisões de escalas diferentes têm grandezas e origens diferentes. Fazendo uma transposição exacta dos pontos fixos inferior e superior da escala Celsius para escala Fahrenheit, repara-se que nesta, o termómetro marca 32 ºF e 212 ºF, respectivamente. Este intervalo contém 180 espaços iguais. Como tal, as divisões da escala Fahrenheit são menores do que as da escala Celsius.
   Aplicando relações matemáticas, equaciona-se que uma subdivisão em °C é 180/100 (= 9/5) vezes maior que uma subdivisão em °F. Portanto, a relação entre °F e °C será:
equação C-F
sendo C e F as temperaturas em graus Celsius e Fahrenheit, respectivamente.
   Repare-se que a variação de 1 °C equivale à variação de quase 2 °F ((» 9/5). Devido a esta aproximação, podem-se fazer os cálculos de conversão mentalmente, bastante aproximados, aceitando-se um erro de pouco mais de 10 %. Assim, um algoritmo bastante simples para converter graus Fahrenheit em graus Celsius será:
  1. Subtrair 32 ao valor em graus Fahrenheit.
  2. Dividir por 2 e reter o valor.
  3. Dividir o valor anterior por 10 (admitindo o tal erro de 10 %).
  4. O resultado procurado, em graus Celsius, é a soma dos valores obtidos nos pontos 2) e 3)

   Resumindo, o algoritmo define-se em três simples passos:
Subtrair 32 => Metade => Somar 10 %
   Afinal, esta operação de conversão é bastante mais simples do que o imaginado!! Agora vai ser muito mais fácil ler as temperaturas em Fahrenheit!
   Para converter graus Celsius em graus Fahrenheit, basta fazer a operação inversa, que vos deixo como exercício mental... :-)
   Mas se quiseres verificar se o teu raciocínio está correcto, utiliza esta simples ferramenta: indica o valor a converter no local respectivo, e clica no outro espaço.
F:

C:
Rudolf Appelt – Jan/Fev 2001













NOTAS

[1]

A unidade de temperatura do Sistema Internacional de Unidades é o Kelvin, de símbolo K. O grau Celsius é apenas uma unidade suplementar do SI.

[2]

O mercúrio tem o símbolo químico Hg, proveniente do grego/latim hydrargyru, significando prata líquida. Com ponto de fusão a -38,9 °C e ponto de ebulição a 356,9 °C, é o único metal que se mantém líquido a temperaturas inferiores a 0 °C. É utlizado em aplicações industriais por apresentar características químicas e físicas muito estáveis e vantajosas. Trata-se, no entanto, de uma substância altamente tóxica: a inalação dos seus vapores provoca perturbações diversas. Daí ser necessário ter extremos cuidados ao manusear um termómetro de mercúrio, para não o partir!

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