Converter °C para K

A escala Celsius coloca o zero no ponto de congelamento da água e o cem no de ebulição, ao nível do mar. Anders Celsius tinha proposto a escala ao contrário: para ele o zero era a ebulição.

O kelvin começa no zero absoluto, onde já não há energia térmica a retirar, e os seus passos são do mesmo tamanho que os do Celsius. Ele não leva símbolo de grau: escreve-se 300 K, não 300 °K.

grau Celsius e kelvin não começam a contar do mesmo lugar, então nenhum número sozinho converte entre os dois. Multiplicar é exatamente o erro que esta página existe para evitar: acerta em uma única temperatura e erra em todas as outras, e o erro cresce quanto mais longe desse ponto você estiver.

As duas pontas da escala desta página mostram isso. 0 °C são 273,15 K e 100 °C são 373,15 K: cem passos de um lado, 100 do outro, e os dois zeros em lugares diferentes. Por isso a fórmula lá em cima tem duas partes, algo para multiplicar e algo para somar; tire a soma e o resultado para de errar devagar e passa a errar feio.

O kelvin começa no zero absoluto, o ponto em que não sobra energia térmica para tirar e abaixo do qual não existe nada para medir. É isso que faz dele uma escala em que dá para multiplicar: 200 K são de fato o dobro de 100 K, do jeito que 200 °C não são o dobro de 100 °C.

Nem Celsius nem Fahrenheit podem dizer o mesmo. Os zeros deles foram escolhidos, não encontrados, e por isso o dobro de uma leitura em Celsius não significa absolutamente nada.

Toda outra conversão deste site reescala uma grandeza. Esta desloca uma origem. Um kelvin é definido como exatamente do mesmo tamanho que um grau Celsius, então as duas escalas diferem só em onde fica o zero, e a conversão é 273,15 somado ao valor em Celsius e nada mais. 20 °C são 293,15 K, 0 °C são 273,15 K, e −273,15 °C são 0 K.

Isso faz desta a única conversão de temperatura sem multiplicação, e a mais fácil de conferir. Os dois valores sempre diferem exatamente por 273,15, então uma resposta errada por 273 ou por 0,15 perdeu um dígito em vez de ter cometido erro de arredondamento.

Zero kelvin é o ponto em que um sistema não guarda energia térmica que possa ser removida dele. Não é "muito frio" no mesmo continuum de um freezer; é o limite inferior que a escala de temperatura tem, motivo pelo qual uma escala absoluta não carrega leitura negativa alguma.

Não pode ser alcançado, e isso é a terceira lei da termodinâmica, não uma limitação de engenharia: cada etapa de resfriamento remove uma fração do que resta, então o número de etapas necessárias para chegar a zero não tem limite. A temperatura de fundo do espaço vazio é 2,725 K, ou −270,4 °C.

A unidade é o kelvin, o símbolo é K, e não leva sinal de grau nem a palavra "graus". É 300 K, lido como trezentos kelvin. Isso vale desde 1967, quando o nome "grau Kelvin" e o símbolo °K foram formalmente aposentados.

Duas convenções menores acompanham isso. O nome da unidade é minúsculo em texto corrido — um kelvin, trezentos kelvins — enquanto o símbolo é maiúsculo, a regra geral para unidades SI batizadas com nome de pessoa. E há um espaço entre o número e o símbolo, 300 K e não 300K.

Como as duas escalas compartilham o tamanho do grau, qualquer diferença de temperatura é o mesmo número nas duas. Um processo que aquece algo em 15 °C aquece em 15 K, sem nada a somar. É por isso que datasheets citam coeficientes de temperatura por K querendo dizer por grau Celsius.

Então um resistor com 50 ppm/K desvia cinquenta partes por milhão a cada grau Celsius de variação. Somar 273,15 a qualquer um dos dois seria um erro de categoria, porque nenhum dos dois nunca foi uma leitura. O teste é se o número continuaria significando a mesma coisa caso o zero se movesse.

Uma razão entre duas leituras em Celsius não significa nada, e esse é o caso prático para converter. Aquecer o ar de 20 °C para 40 °C não dobra nada. Em kelvin a mesma mudança é de 293,15 K para 313,15 K, uma alta de 6,8%, e é essa cifra, não a duplicação, que qualquer lei física vai usar.

Um recipiente selado de gás a 20 °C e 1 bar, aquecido a 40 °C, chega a cerca de 1,068 bar, porque a pressão a volume constante segue a temperatura absoluta. Fazer em Celsius e dobrar dá 2 bar, um erro de quase duas vezes — uma resposta perigosa sobre um vaso de pressão.

Até 2019 o kelvin era definido pela água: exatamente 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água, a combinação única de temperatura e pressão em que gelo, líquido e vapor coexistem. Esse ponto fica em 273,16 K, ou 0,01 °C, e é o centésimo de grau ali que colocou o ,15 em toda conversão desta página.

Desde a revisão de 2019 do SI, o kelvin passou a ser fixado dando à constante de Boltzmann o valor exato 1,380649 × 10⁻²³ joules por kelvin — um vínculo com energia em vez de com uma substância. Nada mensurável mudou no momento da redefinição, e o deslocamento de 273,15 ficou exatamente onde estava.

Um conjunto curto cobre a maior parte do trabalho: zero absoluto em 0 K, congelamento da água em 273,15 K, ambiente padrão de laboratório em 298,15 K, ebulição da água em 373,15 K, e temperatura corporal em 310,15 K. Todos terminam em ,15, o que serve de conferência da sua própria conta.

As duas condições padrão valem separar, porque trabalhos publicados usam as duas e raramente dizem qual. A temperatura e pressão padrão da IUPAC é 273,15 K com 100 kPa; a temperatura e pressão ambiente padrão é 298,15 K na mesma pressão. Um volume molar citado sem nomear uma delas é ambíguo em cerca de 9%.

A constante é exata, então a única pergunta é quantos dígitos o valor em Celsius merece. Um quarto medido no grau mais próximo a 21 °C vira 294,15 K, e essas duas casas finais vieram da constante, não do termômetro — escrevê-las implica um centésimo de grau que ninguém mediu. Num relatório, 294,2 K ou 294 K é o valor honesto.

Acima de algumas centenas de kelvin o ,15 para de competir de vez. Um forno a 1.200 °C são 1.473,15 K, e 1.473 K faz exatamente a mesma afirmação. O hábito que sobrevive é carregar o ,15 durante o cálculo e descartar quando o número é escrito no relatório.