sexta-feira, 9 de março de 2012



Escalas termométricas e seus Criadores


Anders Celsius
                                                    
                                  

Anders Celsius foi professor da astronomia na Universidade de Uppsala. Sua investigações astronômicas foram reunidas nas obras Novo método de determinação da distância do Sol à Terra e Sobre observações para a determinação da configuração da Terra.

Também se devem a Celsius importantes observações sobre o fenômeno da aurora boreal, que ele apresentou em uma monografia publicada no ano de 1733 (o cientista observou 316 auroras boreais). Celsius supervisionou a construção do Observatório Astronômico de Uppsala, do qual foi nomeado diretor em 1740.

O astrônomo também participou de 1736 a 1737, de uma expedição científica à Lapônia (organizada pela Academia de Ciências de Paris e dirigida por P. L. Maupertius e A. C. Clairaut), cujo objetivo era medir um arco de meridiano. A medição, entre Pello, ao norte, e Tornea, ao sul, indicou uma amplitude de 57'30'', ligeiramente inferior a um grau.

Dentre outros méritos, essa expedição concluiu que a teoria de Isaac Newton, de que a Terra se achatava nos polos, estava correta.

Nova escala termométrica
A maior contribuição de Celsius, no entanto, foi a invenção do termômetro centígrado.

Em 1724, Celsius apresenta à Academia das Ciências da Suécia seu relatório sobre a nova escala termométrica, subdividida em cem partes, na qual os pontos de fusão e de ebulição da água eram indicados por 100 e 0, respectivamente.

A escala termométrica de Celsius é posterior às escalas de Fahrenheit, proposta em 1724, e de Réaumur, de 1730.




William Thomson
                                                    
                        


                             (Imagem: William Thonson / 1824 – 1907)

William Thomson nasceu em Belfast, Irlanda do Norte, no dia 26 de junho de 1824. Originário de uma família de cientistas britânicos, após a morte da mãe, mudou-se com o irmão e o pai para Glasgow, Escócia.

Na cidade escocesa, o pai, James Thomson, começou a trabalhar como professor de Matemática na Universidade de Glasgow, uma das escolas superiores mais antigas do mundo, fundada em 1451. Em 1841, aos 17 anos, William Thomson entrou para a Universidade de Cambridge, considerada uma das conceituadas instituições de ensino. 

Quatro anos mais tarde, William Thomson concluiu a faculdade, recebendo o Prêmio Smith, condecoração concedida aos melhores estudantes de Matemática e Física da Universidade de Cambridge. Em 1846 foi convidado a lecionar Filosofia da Natureza na Universidade de Glasgow, função que desempenhou durante 53 anos. Como professor universitário, fundou o primeiro laboratório da instituição, influenciando o desenvolvimento da experimentação na formação de novos cientistas.

As pesquisas de William Thomson de maior destaque no meio científico estão relacionadas a fenômenos de transformação de energia. Em 1848, o físico desenvolveu uma escala absoluta para medir as elevações de temperatura em diferentes substâncias. Thomson verificou que a pressão de um gás diminuía 1/273 do valor inicial quando resfriado de 0 0C para -1 0C a um volume constante. Se a pressão do gás sobre as partículas fosse nula, as moléculas estariam em repouso e a temperatura não apresentaria alternância. Portanto, o zero absoluto equivale a zero kelvin, -273,15 graus Celsius e 459,6 graus Fahrenheit. 

Em 1892, William Thomson recebeu da rainha Vitória o título de Lorde Kelvin de Largs. A unidade de medida criada por William Thomson passou a ser designada pela letra K, sendo a única unidade de medida de temperatura que não utiliza o símbolo de grau (0).

Durante a vida, o físico patenteou cerca de 70 invenções – entre elas, o galvanômetro, instrumento utilizado para detectar ou medir correntes elétricas. Lorde Kelvin morreu em 17 de dezembro de 1907 nas proximidades de Largs, Escócia.





Daniel Gabriel Fahrenheit 


     
                           

Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) foi um físico alemão. Inventou o termômetro por dilatação do mercúrio e a escala Fahrenheit. A técnica que adotou para criar o termômetro de mercúrio é a mesma usada até hoje. A criação do termômetro é atribuída a Galileu, porem muitos outros foram criados mas o primeiro a superar todas as dificuldades de precisão foi a invenção de Fahrenheit. A dilatação do mercúrio é a mesma empregada até hoje.
Daniel Gabriel Fahrenheit 1686-1736) nasceu no dia 24 de maio, na cidade alemã de Danzig, hoje Gdansk na Polônia. Filho do mercador Daniel Fahrenheit e de Concórdia Fahrenheit, foi o mais novo dos cinco filhos do casal. Foi educado para trabalhar no comércio e viajou pela Grã-Bretanha e pelos Países Baixos.
Estudou e trabalhou em Amsterdã, onde despertou seu interesse pela química. Conheceu o físico holandês Willen Jacob's Gravesande e sob sua orientação abandonou o comércio e dedicou-se à física experimental, em especial a fabricação de termômetros, barômetros, higrômetros e aerômetros aperfeiçoando as técnicas de fabricação para obter leituras mais precisas.
Fahrenheit inventou o termômetro a álcool em 1709, e em 1714 criou o termômetro de mercúrio Em 1724 criou a escala Fahrenheit, cujo símbolo é ºF. Nessa nova escala uniforme de leitura de temperatura o ponto de fusão da água é de 32 ºF e o ponto de ebulição é de 212 ºF. Uma diferença de 1,8 graus Fahrenheit equivale a de 1ºC.
Fahrenheit tornou-se um cientista notável e em 1724 ingressou como Membro da Royal Society. Faleceu por intoxicação de mercúrio, no dia 16 de setembro, em Haia




Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) foi um físico alemão. Inventou o termômetro por dilatação do mercúrio e a escala Fahrenheit. A técnica que adotou para criar o termômetro de mercúrio é a mesma usada até hoje. A criação do termômetro é atribuída a Galileu, porem muitos outros foram criados mas o primeiro a superar todas as dificuldades de precisão foi a invenção de Fahrenheit. A dilatação do mercúrio é a mesma empregada até hoje.
Daniel Gabriel Fahrenheit 1686-1736) nasceu no dia 24 de maio, na cidade alemã de Danzig, hoje Gdansk na Polônia. Filho do mercador Daniel Fahrenheit e de Concórdia Fahrenheit, foi o mais novo dos cinco filhos do casal. Foi educado para trabalhar no comércio e viajou pela Grã-Bretanha e pelos Países Baixos.
Estudou e trabalhou em Amsterdã, onde despertou seu interesse pela química. Conheceu o físico holandês Willen Jacob's Gravesande e sob sua orientação abandonou o comércio e dedicou-se à física experimental, em especial a fabricação de termômetros, barômetros, higrômetros e aerômetros aperfeiçoando as técnicas de fabricação para obter leituras mais precisas.
Fahrenheit inventou o termômetro a álcool em 1709, e em 1714 criou o termômetro de mercúrio Em 1724 criou a escala Fahrenheit, cujo símbolo é ºF. Nessa nova escala uniforme de leitura de temperatura o ponto de fusão da água é de 32 ºF e o ponto de ebulição é de 212 ºF. Uma diferença de 1,8 graus Fahrenheit equivale a de 1ºC.
Fahrenheit tornou-se um cientista notável e em 1724 ingressou como Membro da Royal Society. Faleceu por intoxicação de mercúrio, no dia 16 de setembro, em Haia.

William John MacQuorn Rankine


                                  
Físico e engenheiro civil, William John MacQuorn Rankine nasceu em 5 de julho de 1820, em Edimburgo, Escócia, tendo sido pessoa notável por seus trabalhos sobre termodinâmica, cujos manuais foram utilizados por várias décadas após publicados. Tal como Clausius e William Thompson (Lord Kelvin), foi um grande estudioso da ciência da termodinâmica, tendo desenvolvido uma teoria completa sobre calor e máquinas à vapor.

Rankine teve seus primeiros estudos em casa, pois quando criança tinha saúde fraca e seus pais preferiam mantê-lo em maior proteção. A partir de 1829 começou a freqüentar escolas e em 1834, quando já mostrava proficiência em matemática, ganhou de presente o "Principia" de Newton, em uma versão de 1687 escrita em Latim.

Com orientação de seus professores, em 1836 Rankine ganhou prêmios por ensaios sobre métodos de pesquisa física e teoria ondulatória. Após terminada sua faculdade, em 1838, talvez por questões financeiras tornou-se assistente aprendiz de Sir John Benjamin Macneill, supervisor da comissão de estradas de ferro da Irlanda. Durante este trabalho, Rankine desenvolveu uma técnica para a construção de curvas da estrada de ferro, mais tarde conhecida como Método Rankine, onde eram explorados todos os recursos do teodolito, proporcionando uma substancial melhoria da precisão e produtividade em relação aos métodos existentes.

Já como professor de engenharia na Universidade de Glasgow (1855-1872), conceituou a energia potencial e a energia cinética estudando hidrodinâmica. Formado como engenheiro civil, passou a lecionar em Glasgow tanto essa especialidade como mecânica. Na engenharia civil, desenvolveu métodos para estudar a distribuição de forças em estruturas das construções, especialmente na área de mecânica dos solos.

Foi pioneiro na consideração do termo energia como sinônimo de trabalho e criou os conceitos de energia potencial e energia cinética. Rankine foi o criador do termo "adiabático" que popularizou-se em engenharia após a publicação da sua obra "A Manual of Steam Engine and Other Prime Movers", em 1859. Também estudou teoria do calor, assunto de grande ênfase em sua época, e as propriedades dinâmicas do vapor d'água.

Procurou explicar as teorias de Carn
ot formulando hipóteses próprias, estudos estes que teriam continuidade com Maxwell e que se tornariam básicos para o estabelecimento da primeira lei da termodinâmica e a descoberta e utilização da propriedade entropia, designada por ele como "função termodinâmica", atribuindo-lhe a letra f em vez de s como fazia Clausius. No entanto, foi Clausius quem melhor descreveu o significado desta nova propriedade, aplicando-a com grande clareza.

Em meio a seus estudos, em 1859 Rankine propôs a adoção de uma escala de temperatura onde seu ponto de partida, de forma similar à escala Kelvin, seria o zero absoluto, tendo, porém, sua progressão de graus definida exatamente como a escala Fahrenheit; da mesma forma que a escala Kelvin tem progressão igual à escala Celsius. Assim, a temperatura de -459.67 °F é exatamente igual a 0 °R e a 0 K.

Apesar de muitos engenheiros americanos e ingleses ainda medirem temperaturas termodinâmicas utilizando a escala Rankine, este uso tende a ser substituído pela escala Kelvin por ter sido esta última a escolhida pela comunidade científica como padronização pelo Sistema Internacional de Unidades (SI).

Rankine também elaborou um ciclo termodinâmico que foi batizado com seu nome, onde, como outros ciclos, sua eficiência máxima é dada a partir de um cálculo com base na máxima eficiência do ciclo Carnot.

Rankine foi um dos primeiros engenheiros a reconhecer que a fadiga e quebra dos eixos dos trens era causada pela formação e crescimento de minúsculas fendas em pontos de maior concentração de carga sobre o material. Seus estudos mostraram a similaridade dos casos de quebra apontando para esta mesma causa e apresentou suas conclusões por escrito ao "Institution of Civil Engineers". Seu estudo, porém, foi ignorado pelo fato de muitos engenheiros da época persistirem em acreditar que as quebras por stress eram causadas por uma "recristalização" do metal. Esta convicção equivocada inibiu uma pesquisa mais profunda, o que só veio a ocorrer alguns anos mais tarde, pelo trabalho de William Fairbairn.

Seus interesses sempre foram variados, tendo estudado história natural filosofia, botânica, teoria dos números, teoria da música, tendo sido, inclusive, cantor, instrumentista e compositor.



Escala de --->
Celsius
Kelvin
Fahrenheit
Rankine
Unidade (símbolo)
Grau Celsius 
(°C)
Kelvin 
(K)
Grau Fahrenheit (°F)
grau Rankine 
(°R)
Temperatura de ebulição da água
100 °C
373,15 K
212 °F
671,67 °R
Temperatura de fusão do gelo
0 °C
273,15 K
32 °F
491,67 °R
Número de divisões da escala entre os dois pontos anteriores
100
100
180
180
Zero absoluto
– 273,15 °C
0 K
– 459,67 °F
0 °R



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