Melhor resposta
Você está nos pregando uma peça, certo? Algumas das outras pessoas que responderão dirão 212 F. Isso só é verdade quando a pressão atmosférica é de 1 ATM, digamos, ao nível do mar. Aumente a pressão ambiente, o ponto de ebulição aumenta, é assim que funciona uma panela de pressão. Diminui a pressão e o ponto de ebulição diminui, é assim que funciona um evaporador (produtor de água doce de navio da marinha). Aqui estão algumas calculadoras, mas o Google para saber mais:
Água – pontos de ebulição em alta pressão
Água – Pontos de ebulição à pressão de vácuo
Resposta
“ Se as escalas de temperatura Celsius e Kelvin são baseadas em fenômenos naturais como os pontos de congelamento e ebulição da água e zero absoluto, qual é a base lógica para a escala Fahrenheit? ”
Em primeiro lugar, sua declaração não é mais verdadeira a partir de 20/05/2019, quando o SI como um sistema de unidades foi reformulado, incluindo uma redefinição do Kelvin junto com três outras unidades e uma mudança substantiva na filosofia subjacente. A escala Kelvin é agora definida em termos da constante de Boltzmann e não tem nada a ver com pontos fixos.
Para a escala Celsius, a queda do vínculo direto para pontos fixos remonta a 1954 (e o planejamos fazê-lo de volta a 1948), quando a escala Celsius foi definida como a escala que é um deslocamento de 273,15 da escala Kelvin. Essa relação não mudou, mesmo com a mudança de 2019 na escala Kelvin. Esta relação definida significa que sempre que a definição da escala Kelvin muda, a escala Celsius muda automática e implicitamente de forma correspondente. Assim, de 1954 a 2019, podemos derivar da definição da escala Celsius juntamente com a definição da escala Kelvin durante esse período de tempo que o zero absoluto estava exatamente em −273,15 ° C e o ponto triplo da água pura estava exatamente em +0,01 ° C (porque a escala Kelvin tinha zero absoluto exatamente 0 K e o ponto triplo da água pura exatamente 273,16 K, com a escala Celsius definida como deslocamento para ser exatamente 273,15 menor). Observe que não havia nada ali sobre o ponto de derretimento do gelo (o que você chama, menos desejavelmente, o ponto de congelamento da água) nem o ponto de ebulição da água na pressão atmosférica padrão. A escala Celsius como a entendemos e usamos hoje, surgiu em 1948 e nunca teve nada a ver com o ponto de derretimento do gelo e o ponto de ebulição da água, nem teve nada a ver com um intervalo de 100 graus – se você acha que tem ou fez, você está erroneamente confundindo a escala Celsius com a antiga escala centígrada, que foi preterida e substituída por esta escala Celsius. Ao contrário da opinião popular, a escala Celsius não é, e não era, simplesmente uma renomeação da escala centígrada, nem era igual à escala de Anders Celsius, o que é confuso pela semelhança na nomenclatura, mas a escala atual era nomeado em sua homenagem por seu trabalho de pesquisa sobre a medição da temperatura e o impacto das mudanças da pressão do ar no ponto de derretimento do gelo e ponto de ebulição da água. Agora, não interprete mal o que escrevi. Embora houvesse a necessidade de mudar a filosofia da medição “métrica” da temperatura e de acoplar forte e rigorosamente a escala pública geral comum e uma escala termodinâmica de temperatura absoluta e, simultaneamente, a necessidade de cessar o uso do nome escala centígrada por vários bons motivos, com ambas as necessidades atendidas em conjunto em 1948, as mudanças não foram feitas de forma cavalheiresca, sem nenhum cuidado com a relação entre as duas escalas. Havia um desejo de tornar os valores de temperatura na nova escala Celsius idênticos, se possível, para os valores da antiga escala centígrada. O atraso de 6 anos até 1954 para finalizar as definições das novas escalas Kelvin e Celsius foi para permitir mais tempo para uma melhor pesquisa experimental sobre o valor da temperatura do zero absoluto na antiga escala centígrada. Claro, todos os envolvidos perceberam que quando a tecnologia de medição melhorasse o suficiente no futuro, eventualmente desvios entre as escalas centígrados e Celsius seriam detectados, o que de fato aconteceu.
Novamente, a aplicabilidade dos pontos fixos para a escala Celsius em 1954-2019 foi indireta por derivação das definições das escalas Celsius e Kelvin combinadas, não diretamente devido à definição da Escala Celsius por si só. Devido à definição da escala Celsius como sendo derivada da escala Kelvin, a mudança de 2019 na definição da escala Kelvin para ser baseada na constante de Boltzmann automaticamente fez com que a escala Celsius fosse baseada na constante de Boltzmann e não em qualquer pontos – sem qualquer alteração na definição da escala Celsius.
Finalmente, para atingir seu objetivo final, a escala Fahrenheit: Gabriel Fahrenheit passou por várias iterações na década de 1720 a respeito de como definir sua escala de temperatura (a dele foi a primeira escala de temperatura) – ponto de derretimento do gelo de um certo solução salina, ponto de fusão do gelo de água pura, temperatura do corpo humano, … Com base em seu trabalho, as pessoas se estabeleceram em 32 para o ponto de fusão do gelo e 212 para o ponto de ebulição da água como pontos fixos preferidos. Esses números aparentemente estranhos parecem ter resultado de medições baseadas em 0 para o ponto de fusão do gelo de salmoura (com um desejo de evitar a necessidade de valores negativos de temperatura em invernos alemães típicos) e 96 para a temperatura do corpo humano, o que quer que isso realmente significasse ele; as pessoas gostaram mais do uso de pontos fixos baseados em água pura, que acabaram estimados em 32 e 212 em sua escala e se tornando os pontos exatos de definição da escala. As pessoas consideravam a diferença de 180 graus entre os dois pontos fixos como sendo razoável divisível pelos primos 2, 3 e 5, e era 3 vezes o número de minutos em uma hora e 1/2 o número de graus em um círculo. Tudo isso ocorreu cerca de 70 anos antes do sistema métrico, então não havia foco em potências de 10.
Quando a escala de Anders Celsius foi ajustada e estabelecida na década de 1740, 0 foi definido como o ponto de fusão de gelo e 100 no ponto de ebulição da água em alguma pressão nominal (o próprio Celsius inverteu os pontos fixos para que as pessoas não precisassem lidar com valores negativos nos invernos suecos); por causa da separação de 100 graus entre os pontos fixos, essa escala tornou-se comumente referida como a escala centígrada (do latim para 100 graus). Ter os mesmos fenômenos como pontos fixos torna mais fácil estabelecer uma fórmula exata relacionando duas escalas. Aqui nós tivemos:
0 ° c = 32 ° F para o ponto de fusão do gelo;
100 ° c = 212 ° F para o ponto de ebulição da água.
Como ambas as escalas são lineares, temos dois pontos que definem uma relação linear única entre as duas escalas:
F = 1,8 c + 32,
onde F é o valor numérico de temperatura na escala Fahrenheit e c é o valor numérico na escala centígrada.
Quando a escala Celsius substituiu a escala centígrada, o mesmo a fórmula foi mantida para a conversão entre Celsius e Fahrenheit, sob a suposição de que as diferenças entre as escalas centígradas e Celsius seriam insignificantes. Essa decisão teve como consequência a definição efetiva da escala Fahrenheit em termos dos pontos fixos para Celsius, que é o zero absoluto e o ponto triplo da água:
0 K = −273,15 ° C = −459,67 ° F para zero absoluto;
273,16 K = 0,01 ° C = 32,018 ° F para o ponto triplo da água.
Este tem sido o caso desde 1954, embora mais de 66 anos depois ainda há quem acredite que a escala Fahrenheit é definida com base em 32 para o ponto de fusão do gelo e 212 para o ponto de ebulição da água [na pressão atmosférica padrão]. Isso pode soar como uma crítica negativa (e eu realmente pretendo que seja uma crítica ao sistema educacional nos Estados Unidos de não contar as coisas como elas realmente são), mas não é pior do que a crença paralela comumente sustentada de que a escala Celsius é definida com base em 0 para o ponto de fusão do gelo e 100 para o ponto de ebulição da água [na pressão atmosférica padrão], o que também tem sido falso para o mesmo período de tempo.
O sistema de unidades de medida usual dos EUA é definido muito menos formalmente do que o sistema métrico (agora SI), portanto, pode ser difícil rastrear o histórico de definições reais. Isso é verdade em relação à definição da escala Fahrenheit. No entanto, em algum lugar ao longo do caminho, algumas décadas atrás, a definição da escala Fahrenheit mudou de ser em termos de pontos fixos (como a antiga escala centígrada) para ser definida em termos da escala Celsius em termos da fórmula acima com c (para valor da temperatura centígrada) substituído por C (para valor da temperatura Celsius), assim como a escala Celsius foi definida em termos da escala Kelvin desde 1954.
Assim, sempre que a definição da escala Kelvin muda, como como aconteceu em 2019, a escala Celsius herda implicitamente mudanças paralelas, o que, por sua vez, significa que a escala Fahrenheit herda implicitamente mudanças paralelas. Assim, com a mudança de 2019 da definição da escala Kelvin de ser baseada em pontos fixos para ser em termos de um valor de definição da constante de Boltzmann, as escalas Celsius e Fahrenheit mudaram de serem baseadas [indiretamente] em pontos fixos para serem com base na constante de Boltzmann.
Portanto, os professores e alunos não precisam descobrir e entender os valores de pontos fixos de oddball, o que eles nunca fizeram de 1954 a 2019; é bom fornecer um quadro de referência para os alunos dizerem que o ponto de fusão do gelo está muito próximo de 0 ° C e 32 ° F, enquanto o ponto de ebulição da água está muito próximo de 100 ° C e 212 ° F, mas não afirme que essas escalas sejam realmente definidas dessa forma ou insinue que esses valores são exatos, porque nenhum dos dois foi verdadeiro desde 1954.