1.16 Quais os pontos de referência que usamos para calibração da escala de um termômetro? Qual é a temperatura na escala Celsius associada a cada um desses pontos de referência?
Passo 1
O enunciado pergunta duas coisas claras: (i) quais são os pontos de referência usados para calibrar a escala de um termômetro e (ii) qual a temperatura associada a cada um desses pontos na escala Celsius.
Informações relevantes dadas (implícitas na questão): queremos os pontos fixos clássicos de calibração de termômetros e as temperaturas correspondentes na escala Celsius padrão.
Informações relevantes dadas (implícitas na questão): queremos os pontos fixos clássicos de calibração de termômetros e as temperaturas correspondentes na escala Celsius padrão.
Passo 2
Antes de resolver, vamos entender o que é um “ponto de referência” para calibração. Um ponto de referência (ou ponto fixo) é um fenômeno físico que ocorre sempre à mesma temperatura bem definida quando as condições externas relevantes (por exemplo, pressão) são controladas. Exemplo simples: água em equilíbrio entre gelo e água líquida permanece a uma temperatura constante enquanto houver mistura dos dois estados — por isso é usado como ponto fixo. Em provas, quando te pedem “pontos de referência”, eles normalmente querem os dois pontos clássicos: ponto de gelo (fusão do gelo) e ponto de vapor (ebulição da água).
Passo 3
Vamos explicar detalhadamente o primeiro ponto: o ponto de gelo (ponto de fusão da água).
- O que é: é o equilíbrio entre gelo sólido e água líquida pura. Enquanto parte do gelo ainda estiver derretendo em presença de água líquida, a temperatura da mistura mantém-se constante.
- Por que é bom como referência: porque a energia trocada serve só para mudar de fase (sólido→líquido), não para mudar temperatura, então o valor medido é estável.
- Condição prática de laboratório: usa-se uma mistura de gelo esmagado e água destilada para garantir que o termômetro fique imerso na mistura e medir a temperatura de equilíbrio.
- Temperatura associada (na escala Celsius): essa situação corresponde à temperatura
. Portanto, ao calibrar, marcamos o ponto onde o termômetro indica quando imerso na mistura gelo–água.
Passo 4
Agora o segundo ponto: o ponto de vapor (ponto de ebulição da água).
- O que é: é a temperatura na qual a água passa de líquida para vapor (ebulir) sob uma dada pressão atmosférica. Durante a ebulição, a temperatura do líquido em ebulição também se mantém praticamente constante enquanto houver troca de fase.
- Importante sobre pressão: o valor da temperatura de ebulição depende da pressão. O ponto fixo clássico usa a ebulição à pressão normal (pressão atmosférica padrão). Se a pressão mudar (por exemplo em altitude elevada), a temperatura de ebulição também muda. Por isso, para uso prático verifica-se a pressão ou usa-se uma câmara a
. - Temperatura associada (na escala Celsius) sob pressão padrão: a ebulição da água a pressão padrão corresponde a
. Em calibração prática, coloca-se o bulbo do termômetro no vapor ou na água em ebulição e marca-se o ponto em que indica (desde que a pressão seja ).
Passo 5
Como se obtém a escala Celsius a partir desses pontos (explicação didática passo a passo):
- Marcam-se no termômetro os dois pontos fixos: onde o termômetro indica
(gelo–água) e onde indica (ebulição da água a ). - Meça a distância física (no tubo ou na haste) entre essas duas marcas e divida essa distância em
partes iguais. Cada parte corresponde a um grau Celsius, isto é, . - Assim obtém-se a escala centígrada (ou Celsius): o intervalo entre
e é dividido em unidades iguais.
Passo 6
Observação importante e versão de maior precisão (útil saber para prova):
- Em metrologia fina, o ponto triplo da água é usado como referência padrão em vez do ponto de ebulição, porque é mais preciso e independente de pressão ambiente. O ponto triplo da água (equilíbrio sólido–líquido–vapor) ocorre a
e é usado na definição do Kelvin. - Mas para a calibração clássica de termômetros de bancada ou para o enunciado de prova simples, os dois pontos que você precisa lembrar são os do gelo (
) e da ebulição ( a ).
Resposta
Ponto de gelo (ponto de fusão da água) —
Ponto de vapor (ponto de ebulição da água a ) —
Ponto de vapor (ponto de ebulição da água a