As escalas de temperatura que definimos possibilitam temperaturas negativas?

Passo 1

O enunciado pergunta se as escalas de temperatura que usamos permitem valores negativos. O conteúdo envolve as definições das escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, e o conceito de zero absoluto. Para responder, precisamos recordar como cada escala é construída e quais são seus limites físicos e arbitrários.

Passo 2

A escala Celsius define o ponto de fusão da água como 0^\circ C e o de ebulição como 100^\circ C (à pressão padrão). Essa escala é apenas uma convenção arbitrária baseada no comportamento da água, e não há limite matemático para o menor valor que T_C (temperatura em Celsius) pode assumir. Logo, são perfeitamente válidas temperaturas negativas em Celsius, como -10^\circ C num dia frio.

Passo 3

A escala Fahrenheit fixa o ponto de fusão da água em \,32^\circ F e o de ebulição em \,212^\circ F. Assim como em Celsius, trata-se de uma escolha de referência, sem barreira inferior: valores menores que zero, por exemplo -40^\circ F, são aceitáveis e comuns em regiões muito frias.

Passo 4

A escala Kelvin baseia-se no conceito de energia cinética das partículas e coloca o zero Kelvin ( \,0\;K) exatamente no zero absoluto, isto é, no estado em que a energia térmica chega ao seu mínimo possível. Fisicamente não existe temperatura menor que \,0\;K; valores negativos em Kelvin seriam não só inatingíveis, mas inviáveis segundo as leis da termodinâmica.

Resposta

Temperaturas negativas são perfeitamente aceitáveis em Celsius e em Fahrenheit, mas na escala Kelvin não existem valores negativos, pois \,0\;K é o limite físico inferior (zero absoluto).

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