Temperatura e ordem molecular

Temperatura absoluta

Termómetro de gás a pressão constante.

Existe também uma temperatura absoluta chamada temperatura termodinâmica. Experiências com termómetros de gás mostram que praticamente não existem diferenças entre as escalas de temperatura construídas usando gases diferentes. Um destes termómetros, ilustrado na figura da direita, baseia-se na expansão de um gás a pressão constante (neste caso a pressão atmosférica normal). Pode construir um destes termómetros usando uma seringa conectada a um erlenmeyer por intermédio de um tubo flexível de plástico. O erlenmeyer encontra-se imerso num banho de água e a agitação do íman rotativo assegura que a temperatura do banho seja uniforme. Os resultados de experiências deste tipo, mostram que “para uma massa de gás fixa, a pressão constante, o volume do gás é directamente proporcional à temperatura”.

Termómetro de gás a volume constante.

Os termómetros de gás a volume constante (ver figura da esquerda), onde a altura da coluna B de mercúrio é controlada por forma a que o nível da coluna A seja 0, revelam outra relação de proporcionalidade directa, entre a pressão e a temperatura:

Estas experiências mostram que é possível estabelecer uma escala de temperatura independente da substância, se usarmos gases a baixas pressões. Nestas condições, os gases comportam-se da mesma forma que os “gases ideais” e têm, por definição de temperatura, uma equação de estado (relação entre a pressão p, o volume V e a temperatura T) particularmente simples:

pV = (constante)T.

As relações de proporcionalidade directa mencionadas atrás são casos particulares desta lei. A temperatura que aparece na equação anterior é chamada temperatura termodinâmica ou absoluta e é aceite como a medida fundamental da temperatura. Note que esta escala tem um zero natural – o ponto onde a pressão de um gás ideal é zero e onde a temperatura também se anula. Fixado um ponto, precisamos apenas de um outro para definir uma escala de temperatura absoluta. No SI, a escolha recai sobre o ponto triplo da água – o único valor de pressão (0.006 atm) e temperatura (0.0098 °C) onde a água coexiste simultaneamente no estado sólido, líquido e gasoso. A unidade de temperatura, o kelvin (símbolo K) em homenagem a Kelvin, é, por definição, igual a um grau centígrado. Em Celsius o zero absoluto vale -273.15 °C.