O termômetro (português brasileiro) ou termómetro (português europeu) é um aparelho usado para medir a temperatura ou as variações de temperatura. [1] É um instrumento composto por uma substância que possua uma propriedade termométrica, isto é, uma propriedade que varia com a temperatura.[2]
Índice
[esconder]História[editar | editar código-fonte]
Atribui-se a invenção do termômetro ao matemático, físico e astrônomo Italiano Galileu Galilei. Em 1592 usando um tubo invertido, com água e ar, criou uma espécie de termômetro no qual a elevação da pressão exterior fazia com que o ar dilatasse e, em consequência, elevava o nível da água dentro do tubo.
Inicialmente se fabricavam os instrumentos com base na dilatação, com preferência nos materiais com elevado coeficiente de dilatação, assim com o aumento da temperatura, mesmo sendo pequeno, sua variação no comprimento era facilmente visível.
Temperatura[editar | editar código-fonte]
A noção de temperatura é antiga, nasce da ideia de senso comum de medir quão "frio" ou "quente" está um corpo em diferentes estados térmicos.
Medida da temperatura[editar | editar código-fonte]
A temperatura é a medida através do grau de agitação das moléculas de um sistema, sendo assim não podemos medi-lá diretamente, precisamos estabelecer padrões observando as alterações dos objetos analisados, como os efeitos da dilatação térmica e a resistência elétrica.
Escalas termométricas[editar | editar código-fonte]
Uma escala termométrica é definida por conjunto de valores atribuídos a um mesmo corpo em diferentes temperaturas, mediante a correspondência de uma equação termométrica ou uma lei de dependência.
A escala mais usada na maioria dos países do mundo é a Celsius (°C), Nessa escala, o parâmetro foi a água, com 0°C para o ponto de congelamento e 100°C para o ponto de ebulição. Outras escalas são aFahrenheit, a Kelvin e a Réaumur.
Alguns exemplos de termômetros[editar | editar código-fonte]
Termômetro bimetálico[editar | editar código-fonte]
Os mais conhecidos termômetros bimetálicos baseiam-se no efeito de dilatação de um material composto por dois componentes metálicos com coeficientes de dilatação diferentes. A dilatação acontece quando uma barra de metal ligada a outra barra de metal diferente são aquecidas ou esfriadas, resultará diferentes alterações nos comprimentos que irá produzir um arqueamento da barra. Esse arqueamento é usado para abrir ou fechar válvulas bem como ligar ou desligar circuitos elétricos ou em alguns casos registrar a quantidade de corrente que atravessa a barra. Os do primeiro tipo podem ser construídos de forma semelhante aos termômetros a líquido: uma barra, retilínea ou não, ao dilatar-se, move um ponteiro registrador.
Os mais usados e precisos termômetros desse tipo exploram a diferença de dilatabilidade entre materiais como latão, ferro e cobre, etc. Para isso, constroem-se lâminas bimetálicas de forma espiraladas que se curvam, conforme aumentam ou diminuem a temperatura. Nesse movimento, a lâmina arrasta, em sua extremidade, um ponteiro que percorre uma escala graduada ou registra graficamente a variação de temperatura num papel em movimento.
Termômetro de gás[editar | editar código-fonte]
O termômetro de gás ou de volume constante, mede a temperatura pela variação do volume e da pressão de um gás [3] . É constituído por um bulbo ligado por um tubo capilar de um manômetro. O bulbo é preenchido com um gás de modo que o volume no bulbo permanece constante. A pressão do gás no bulbo pode ser obtida através da medição da diferença de nível, nos dois braços do manômetro.
O termômetro de pressão a gás compreende um elemento de medição de pressão, como o Tubo Bourdon através de um tubo capilar ligado a um frasco que está exposto àtemperatura a ser medida. Uma vez que o elemento medidor de gás e o tubo de ligação não possuem a mesma temperatura do bulbo, o seu volume deve ser maior, de modo que os erros introduzidos pelo elemento medidor de temperatura e da pressão capilar são insignificantes. O bulbo deve ser de pelo menos 40 vezes o volume do restante do sistema. Por isso, e devido ao atraso na transmissão de mudanças de pressão no tubo capilar, este comprimento é limitado a um máximo de 123 m, e de preferência menos.[4] Esses termômetros devido a sua precisão, são muitas vezes utilizados para calibrar outros termômetros.
Termômetro de infravermelho[editar | editar código-fonte]
Um termômetro infravermelho, também denominado de pirômetro ótico, é um dispositivo que mede temperatura sem contato com o corpo/meio do qual se pretende conhecer a temperatura. Geralmente este termo é aplicado a instrumentos que medem temperaturas superiores a 600 graus Celsius. Uma utilização típica é a medição da temperatura de metais incandescentes em fundições.
Basicamente esse equipamento é constituído por um sistema óptico e um detector. O sistema óptico foca a energia emitida por um objeto sobre o detector. A saída do detector é proporcional a energia irradiada pelo objeto menos a energia absorvida e a resposta desse detector a um comprimento de onda específico.
Apesar de ser fácil manuseio, ele apresenta algumas desvantagens, tais como o custo elevado, quando comparado com outro equipamento de medição de temperatura e para realizar acalibração deste equipamento ainda não foi definido uma procedimento padrão.A emissividade é um fator entre outros utilizado para se determinar a energia emitida pela superfície do corpo, pois a ela depende da temperatura e do comprimento de onda no qual a medição é executada, se a superfície for polida ou estiver oxidada também irá influenciar nessa reflexão de energia. [5]
Termômetro de máxima e mínima[editar | editar código-fonte]
É um termômetro composto por um tubo curvo no formato de U com dois bulbos de tamanhos diferentes, um em cada extremidade. Na parte inferior curvada é colocado uma certa quantidade de mercúrio. Nos bulbos é colocado álcool, um deles está completamente cheio (bulbo esquerdo) e o outro está pela metade (bulbo direito), pois é preciso ter espaço para receber o produto dadilatação.
Dois indicadores de ferro (1 e 2) são colocados um em cada extremidade do tubo e estão submersos no álcool podendo mover-se livremente pelas paredes. Sendo assim, fica visível a marcação da temperatura máxima e mínima demonstradas pela posição dos indicadores 1 e 2 nas paredes do tubo.
Inicialmente os dois indicadores são levados até o nível do mercúrio por um ímã e somente ele pode movê-los, ou seja, o álcool não altera suas posições.
Com o aumento da temperatura, há dilatação, tanto do álcool como do mercúrio, ocasionando no deslocamento do sistema no tubo em sentido anti-horário, devida a localização do bulbo cheio à esquerda que empurra o mercúrio deslocando o indicador 1 localizado na haste direita.
Com a diminuição da temperatura, devido a contração dos líquidos, o movimento é inverso e faz com que o indicador 2 localizado na haste esquerda desloque-se até a altura máxima de contração do mercúrio. [6]
Termômetro de mercúrio[editar | editar código-fonte]
Consiste, basicamente, de um tubo capilar de vidro, fechado a vácuo, e um bulbo, contendo mercúrio.
O mercúrio, por ter um valor alto de coeficiente de dilatação, ele aumenta de volume à menor variação de temperatura. O volume do mercúrio aquecido se expande no tubo capilar do termômetro. E essa expansão é medida pela variação do comprimento, numa escala graduada que pode ter uma precisão de 0,05 °C. Algumas vantagens: o seu ponto de fusão é -40°C e o seu ponto de ebulição é 360°C, longe das temperaturas comuns em condições normais na superfície da terra; por causa da condução térmica ser alta, rapidamente atinge oequilíbrio térmico e se mostra visível a temperatura, e por causa do seu calor específico ser baixo, não diminui significativamente a temperatura do corpo com que se põe em contato; o fato do mercúrio ser um líquido opaco e escuro facilita a visibilidade da marcação e até mesmo o vidro funciona como uma lupa tornando ainda mais visível a temperatura marcada. [7]
Termômetros através do tempo[editar | editar código-fonte]
- 1592: Galileo Galilei constrói o termoscópio
- 1612: Santorre Santorio dá uso médico ao termômetro.
- 1714: Daniel Gabriel Fahrenheit inventa o termômetro de mercúrio
- 1821: T.J. Seebeck inventa o termopar.
- 1885: Calender-Van Duesen inventa o termômetro de sensor de temperatura de resistência de platina.
- 1892: Henri-Louis Le Châtelier constrói o primeiro pirômetro óptico.
Ver também[editar | editar código-fonte]
Referências
- ↑ http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/eductecnol/07_termometro_d.htm
- ↑ http://fge.if.usp.br/~oliveira/term022ed.pdf
- ↑ http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=gas-thermometer1
- ↑ http://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro_de_gas
- ↑ http://www.tateshi.com.br/data/product/files/42/Manual%20Mt-350.pdf
- ↑ Física, vol. 2, Editora F.T.D., Edição 10, 1966, Antônio Tagliaro, página 89
- ↑ Estudos de Física, vol. 2, Editora Moderna, Edição 2, 1982, Paulo Toru Ueno e Issao Yamamoto, página 10
A palavra termômetro origina-se do grego thermo que significa quente e metro que significa medida. Assim, termômetro é definido como o instrumento que mede temperatura.
A construção de um termômetro está baseada no uso de alguma grandeza física que depende da temperatura, como o volume de um gás mantido a pressão constante, o volume de um corpo e a resistência elétrica de condutores metálicos entre outras grandezas.
Para a medida da temperatura de um corpo com um termômetro, é preciso esperar o equilíbrio térmico, isto é, quando em contato com o corpo, precisamos esperar alguns minutos para que o termômetro e o corpo estejam a mesma temperatura, e assim, podernos medir seu valor.
Contudo, é preciso cuidar de escolher termômetros próprios para que se consiga atingir os objetivos, pois a massa do termômetro deve ser bem menor que a massa do objeto cuja temperatura queremos medir, caso contrário o termômetro poderá alterar a temperatura do corpo, como por exemplo, um termômetro comum e uma gota de água.
Vejamos alguns tipos:
Vejamos alguns tipos:
Clínico | Cristal Líquido | À álcool | Máxima e Mínima | A gás | Radiação | Pirômetro Óptico | Lâmina Bimetálica | Digital | Termopar|
Calibração de um termômetro
O tipo de termômetro mais comum é o termômetro clínico utilizado na medição da temperatura do corpo humano. Esse termômetro utiliza a dilatação de líquidos, principalmente o mercúrio. São construídos para medir temperaturas entre 34oC e 43oC que são consideradas temperaturas críticas, pois a temperatura considerada normal de nosso corpo é 36,5oC.
Apresenta um tubo capilar com um estrangulamento na base, junto ao bulbo, o que permite a passagem do mercúrio quando sofre a dilatação, mas que impede o seu retorno quando se contrai, por isso este termômetro continua indicando a temperatura do corpo mesmo sem contato com o corpo e por um longo intervalo de tempo mesmo que o termômetro seja levado a um local com temperatura mais baixa. Para que o líquido termométrico volte à posição inicial no interior do bulbo, é necessário sacudi-lo rapidamente.
Mais moderno que o termômetro clínico comum são os termômetros de cristal líquido também utilizados para a medida da temperatura do corpo humano. São pequenas faixas plásticas transparentes com pequenos retângulos que contêm um cristal líquido que entram em contato com o corpo e, conforme o valor da temperatura, o cristal no seu interior, muda de cor. Porém, os especialistas dizem que não são muito confiáveis.
Da mesma forma que o clínico, há o termômetro a álcool, normalmente utilizado em laboratório de ciências, pois possui escala entre -10oC e 150oC. É também usado em residências, para verificar a temperatura ambiente.
Alguns termômetros desse tipo utilizam corantes vermelhos, possuindo um custo mais baixo que o de mercúrio, e além disso, são menos prejudiciais a nossa saúde, pois o mercúrio é um metal tóxico e um de seus efeitos colaterais é a doença renal.
Há os termômetros de máxima e mínima que, como o próprio nome sugere, indicam a temperatura mais alta e a mais baixa atingida pelo termômetro em um certo intervalo de tempo. São termômetros utilizados em meteorologia, sendo que, com uma única leitura, pode-se determinar a temperatura máxima e mínima atingida desde a última vez que o termômetro foi ajustado de modo que a temperatura máxima e mínima viessem a coincidir entre si e com a temperatura ambiente.
A coluna de mercúrio apresenta o formato da letra "U" e em suas extremidades há dois bulbos: um totalmete preenchido por álcool e o outro só parcialmente.
Nos extremos das colunas de mercúrio há dois flutuadores de ferro esmaltado que são os índices das temperaturas, pois sobem quando o mercúrio se dilata, mas que ficam presos ao tubo capilar quando o mercúrio se contrai devido ao atrito com a parede do tubo e só retornam a posição original com o auxílio de um ímã.
Quando a temperatura aumenta o álcool se dilata e passa livremente pelo flutuador fazendo com que o mercúrio se expanda levando o flutuador a correspondente temperatura - a máxima. Quando a temperatura diminui o álcool se contrai e leva o mercúrio e, conseqüentemente, o outro flutuador que registra a menor temperatura - a mínima.
Os termômetros a gás medem a temperatura através da leitura da pressão do gás mantido a volume constante. Pode ser graduado fazendo com que cada volume corresponda a um valor de temperatura na escala Celsius, por exemplo.
São utilizados para a medida de baixas temperaturas, usando-se o gás hélio, cuja temperatura de condensação, sob pressão atmosféria, é de aproximadamente -269oC.
Atualmente são utilizados os termômetros de radiação que atuam a grandes distâncias, isto é, sem contato com o objeto. São usados nos satélites meteorológicos para a obtenção da temperatura na atmosfera e na superfície da Terra e podem medir temperaturas entre -50oC e 3000oC.
Pode ser utilizado para a medida de temperatura de qualquer sistema que emite radiação eletromagnética na forma de luz visível ou radiação infravermelha, assim como a radiação de corpo negro. Um exemplo de termômetro desse tipo é o pirômetro óptico.
Através da radiação infravermelha, pode-se fazer a imagem da distribuição de temperatura do corpo humano localizando infecções, ou detectar problemas com a rede elétrica encontrando os pontos onde os fios estão mais quentes.
Também são usados em equipamentos de visão noturna sendo possível identificar pessoas, animais e até vegetais mais quentes que outros em uma floresta. A essa técnica dá-se o nome de termografia.
Para altas temperaturas utiliza-se o termômetro conhecido por pirômetro óptico que é utilizado para a medida de temperaturas de metais incandescentes, fornalhas ou estrelas, pois pode ser usado à distância e pode medir temperaturas acima do ponto de fusão dos materiais que o constituem.
O pirômetro óptico é formado por um telescópio que contém um filtro, uma ocular e uma lâmpada. Através do telescópio é possível observar o filamento da lâmpada e comparar com a cor emitida pelo sistema que estamos medindo. Isto só é possível porque o filamento da lâmpada está ligado a uma bateria, a um amperímetro e a um reostato que permite variar a corrente elétrica através do filamento e, portanto, sua luminosidade até igualá-la a do sistema e assim teremos o valor da temperatura que está associada a valores da corrente elétrica.
Há ainda o termômetro de lâmina bimetálica que é constituído por duas lâminas de metais diferentes soldadas uma com a outra e que, quando aquecidas, dilatam-se. Como os metais são diferentes, com a variação de temperatura, um se dilata mais que o outro o que provoca um encurvamento da lâmina. Há também os que tem forma de espiral com uma extremidade fixa e a outra livre, com um ponteiro que gira com o aquecimento indicando a temperatura em um mostrador.
Termômetros desse tipo funcionam entre temperaturas de -5oC e 300oC e são utilizados no controle de temperatura de fornos, ferros elétricos e saunas.
Existem ainda os termômetros digitais baseados em propriedades elétricas ou eletrônicas. Podem ser encontrados em relógios de pulso e em equipamentos eletrônicos como computadores.
A medida da temperatura é feita através da variação de suas características elétricas. Os mais comuns utilizam um resistor que faz parte de um circuito elétrico que aciona o indicador de temperatura de acordo com o valor da resistência.
O controle da temperatura e sua medida também são realizadas através dos dispositivos denominados termopares que são usados em painéis de automóveis para a indicação da temperatura do motor. Geralmente há uma lâmpada que acende quando há superaquecimento. Podem medir até 1800oC, sendo também utilizados na indústria, na medida da temperatura de fornos de fundição de metais e vidros.
Por que deve ser feita a calibração de um termômetro?
Todo termômetro é baseado em alguma propriedade física de uma substância que depende da temperatura, seja ela sólida, líquida ou gasosa.
Os termômetros baseados em substâncias diferentes ou propriedades diferentes podem registrar valores ligeiramente diferentes de temperaturas iguais, por isso, foi estabelecido que o termômetro a gás a volume constante seria utilizado como padrão e, portanto, os demais termômetros devem ser calibrados a partir dele.
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