Algoritmo | Conversão entre as escalas Celsius, Kelvin e Fahrenheit

🌡️ O que são Escalas Termométricas?

As Escalas Termométricas são conjuntos de valores numéricos, onde cada valor é associado a uma determinada temperatura.

Para a graduação dessas escalas, são selecionados dois fenômenos (pontos fixos) que ocorrem sempre nas mesmas condições:

• O 1° ponto fixo é a temperatura de fusão do gelo (quando o gelo derrete), conhecido como ponto de gelo.

• Já o 2° ponto fixo corresponde à temperatura de ebulição da água (quando a água ferve), denominado ponto de vapor.

🔥 A partir da escolha dos pontos fixos, são realizadas as seguintes etapas para graduar uma escala termométrica:

1. 1. O termômetro é colocado em contato com o gelo em fusão e, após o equilíbrio térmico, a altura da coluna de mercúrio é marcada.
   2. O termômetro é colocado em contato com a água em ebulição e, após o equilíbrio térmico, a altura da coluna de mercúrio é marcada.
   3. O espaço entre as duas marcas é dividido em partes iguais para estabelecer a escala numérica.

🔥 OBSERVAÇÕES:

• • O intervalo de 0°C a 100°C e de 273K a 373K é dividido em 100 partes iguais, sendo que cada uma dessas partes corresponde a 1°C e 1K, respectivamente.
  • Já na escala Fahrenheit, o intervalo de 32°F a 212°F é dividido em 180 partes iguais, e cada uma dessas partes corresponde a 1°F. É importante ressaltar que a escala Fahrenheit é utilizada principalmente em países de língua inglesa.
  • A escala Kelvin, por sua vez, é conhecida como escala absoluta de temperatura. Ela foi proposta por Lorde Kelvin, que atribuiu o valor de zero absoluto à menor temperatura admitida na natureza. Essa temperatura corresponde à situação em que a agitação das partículas de um corpo cessa, e embora seja inatingível na prática, Kelvin calculou que ela seria aproximadamente igual a -273,15°C. Na prática, no entanto, é comum utilizarmos a aproximação de -273°C para representar o zero absoluto.

📈 Relação entre as Escalas

Considere as temperaturas T_C, T_K e T_F quaisquer, como indicadas na figura:

Podemos relacionar as temperaturas indicadas nas diferentes escalas termométricas da seguinte forma:

💻 Algoritmo

A partir das relações dadas anteriormente, é possível criar uma algoritmo que receba uma temperatura numa dada escala e converta para outra:

• • de Celsius para Kelvin ➡️ T_{K =} T_C + 273
  • de Celsius para Fahrenheit ➡️ T_F = (9/5) * T_C + 32
  • de Kelvin para Celsius ➡️ T_C = T_K – 273
  • de Kelvin para Fahrenheit ➡️ T_F = (9/5) * (T_K – 273) + 32
  • de Fahrenheit para Celsius ➡️ T_C = (5/9) * (T_F – 32)
  • de Fahrenheit para Kelvin ➡️ T_K = (5/9) * (T_F – 32) + 273

Considerando as fórmulas obtidas, desenvolvemos o seguinte algoritmo (em Portugol do VisuAlg) para conversão entres as diferentes escalas:

👨‍🏫 Explicando…

O algoritmo em questão tem como objetivo realizar conversões de temperatura entre as escalas Celsius, Kelvin e Fahrenheit.

Nas linhas 6 a 11, são exibidas as opções de conversão para o usuário. Na linha 13, a opção escolhida é lida e armazenada na variável opcao. Na linha 15, o usuário é solicitado a inserir a temperatura a ser convertida e a mesma é armazenada na variável temperatura.

A partir da linha 18, é utilizado o comando escolha/caso (confira aqui a sintaxe) para executar a conversão de acordo com a opção escolhida pelo usuário. Nas linhas de 19 a 30, são apresentadas as diferentes casos de conversão, utilizando as fórmulas adequadas para cada uma delas.

Caso a opção escolhida não seja nenhuma das previstas nos casos anteriores, a linha 32 é executada, apresentando a mensagem Opção inválida.

📚 REFERÊNCIAS

• • Física 2 – Os Fundamentos da Física, 10ed – Ramalho, Nicolau e Toledo.
  • Física 2 – Termodinâmica e Ondas – Young e Freedman, 14ed.

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^{*Atualizado em 23 de fevereiro de 2023}