Termômetro

Termômetro com marcações em graus Celsius e Fahrenheit.

O termômetro ^{(português brasileiro)} ou termómetro ^{(português europeu)} é um aparelho usado para medir a temperatura ou as variações de temperatura. É um instrumento composto por uma substância que possua uma propriedade termométrica, isto é, uma propriedade que varia com a temperatura.

História

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

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

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

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 a Fahrenheit, a Kelvin e a Réaumur.

Alguns exemplos de termômetros

Termômetro bimetálico

Termômetro bimetálico.

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

Funcionamento Termômetro de Gás .

O termômetro de gás ou de volume constante, mede a temperatura pela variação do volume e da pressão de um gás . 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 à temperatura 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. Esses termômetros devido a sua precisão, são muitas vezes utilizados para calibrar outros termômetros.

Termômetro de infravermelho

Termômetro de Infravermelho .

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 a calibração 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.

Termômetro de máxima e mínima

Termômetro de Máxima e Mínima

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 da dilatação.

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.

Termômetro de mercúrio

Termômetro de mercúrio.

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 o equilíbrio 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.

Termômetro de mercúrio de Rua em Monte Verde, Minas Gerais

Termômetros através do tempo

A seguinte cronologia mostra o avanço da tecnologia de medição de temperatura:

• 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

• Calor
• Grau Celsius
• Grau Fahrenheit
• Kelvin
• Psicrômetro
• Temperatura
• Termopar
• Termoscópio