Escala Internacional de Temperatura (ITS-90)

A medição direta de temperatura é uma das tarefas mais comuns que realizamos no nosso cotidiano. No entanto, na ciência e na tecnologia, termômetros específicos são empregados para medir desde baixas temperaturas a altas temperaturas, porém com elevado nível de precisão.

A definição da unidade de temperatura termodinâmica foi dada pela 10ª CGPM (1954), que escolheu como referência o ponto triplo da água (o ponto no qual uma formulação precisa de água existe simultaneamente como um sólido, líquido e gás quando está em equilíbrio térmico) como ponto fixo fundamental, atribuindo a temperatura de 273,16 graus Kelvin, por definição.

A 13ª CGPM (1967) adotou o nome kelvin (símbolo K) no lugar de grau Kelvin (símbolo ºK) e formulou a definição da unidade de temperatura termodinâmica como segue:

"O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água."

A grandeza que designa a temperatura termodinâmica é indicada pelo símbolo T, expressa na unidade kelvin (K). O kelvin tem sido a escala preferida, ainda hoje, no campo científico. 

O CIPM, em 1948, decidiu abandonar o nome da unidade "grau Centígrado" e substituiu-o por "grau Celsius", símbolo ºC, uma unidade especial aceita no sistema SI. Desde então, o grau Celsius (ºC) passou a ser uma das unidades de temperatura mais conhecida, sobretudo, na vida prática.

Os valores, ao nível do mar, foram fixados de modo arbitrário como: t/ºC = 0 (temperatura de congelamento da água ou ponto de fusão) e t/ºC = 100 (temperatura de ebulição da água ou ponto de vaporização). Como prática comum, os valores numéricos de temperatura na unidade grau Celsius são definidos em termos da temperatura termodinâmica (T/K), em kelvin, pela seguinte expressão:

t/ºC = T/K – 273,15

Escala Internacional de Temperatura (ITS-90)

A CGPM resolveu adotar em 1990 uma nova versão denominada de Escala Internacional de Temperatura (ITS-90), em substituição à Escala Internacional de Temperatura Prática (IPTS-68). O ITS-90 tem como objetivo definir procedimentos pelos quais determinados termômetros práticos de qualidade exigida podem ser calibrados de tal forma que os valores de temperaturas obtidos a partir deles possam ser preciso e reprodutível. As temperaturas no ITS-90 podem ser expressas tanto em kelvin como em grau Celsius.

A relação definida para ITS-90 continua a mesma para temperatura termodinâmica (T) e temperatura Celsius (t), ou seja:

t90/ºC = T90/K – 273,15

A escala ITS-90 se estende de 0,65 kelvin até a temperatura mais elevada de 1357,77 K. O ITS-90 contém uma série de 17 pontos fixos (listados na Tabela abaixo) definidos e baseados em estados de ocorrência natural e altamente reprodutíveis: transições de fase (congelamento ou fusão) ou pontos triplos em muitas substâncias familiares que ocorrem naturalmente.
O ponto triplo da água, estado físico único no qual as três fases coexistem em equilíbrio, ocupa o 9º ponto de referência como um dos mais importantes pontos fixos da escala ITS-90 e tem atribuído o valor de t90 = 0,01 ºC  e t90 = 273,16 K .

Ponto	Estado	Substância Pura	T90/K	t90/ºC
1	vp	He	3 a 5	-270 a -268
2	tp	e-H2	13,8033	-259,3467
3	vp or gp	e-H2 ou He	» 17,035	» -256,115
4	vp or gp	e-H2 ou He	» 20,27	» -252,88
5	tp	Ne	24,5561	-248,5939
6	tp	O2	54,3584	-218,7916
7	tp	Ar	83,8058	-189,3442
8	tp	Hg	234,3156	-38,8344
9	tp	H2O	273,16	0,01
10	mp	Ga	302,9146	29,7646
11	fp	In	429,7485	156,5985
12	fp	Sn	505,078	231,928
13	fp	Zn	692,677	419,527
14	fp	Al	933,473	660,323
15	fp	Ag	1234,93	961,78
16	fp	Au	1337,33	1064,18
17	fp	Cu	1357,77	1084,62
Os símbolos têm os seguintes significados: vp - ponto de pressão do vapor; tp - ponto triplo (temperatura em que as fases sólida, líquida e gasosa  permanecem em equilíbrio); gp - ponto de termômetro do gás; mp, fp - ponto de fusão, ponto de solidificação (temperatura, à uma pressão de 101 325 Pa, na qual as fases sólida e líquida permanecem em equilíbrio).

Uma definição, radicalmente nova, para temperatura termodinâmica está prestes a acontecer. O kelvin (K), unidade de temperatura do sistema SI, será redefinido atribuindo um valor numérico à constante de Boltzmann, em substituição à atual definição do kelvin baseado no ponto triplo da água, que existe desde 1954. Essa mudança permitirá melhorias significativas, com diminuição na incerteza das medições de temperaturas termodinâmicas.
Em termos práticos, essa ordem de mudança não é grande o suficiente para preocupar as pessoas que lidam com medições diárias de temperatura, mas é de importância relevante para aqueles que trabalham com medições rigorosas de temperatura, no mais alto nível de precisão.
Fonte: NIST, NPL, BIPM

Crédito: NASA
Telescópio Espacial James Webb
Espelho banhado a ouro para o novo Telescópio Espacial James Webb. O ouro fundido fica sólido a 1064 °C (1337 K)