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Termômetro e Escalas Termométricas

Autor:
Instituição:
Tema: Termodinâmica

TERMÔMETRO E ESCALAS TERMOMÉTRICAS

Governador Valadares

Maio de 2003


1.0- INTRODUÇÃO

O nosso sentido de temperatura é demasiado e indigno de confiança para servir de meio de medida. Para medidor de temperatura, precisamos de objeto que tenha ao menos uma propriedade mensurável que varia apreciavelmente quando o corpo cuja temperatura queremos medir esteja fora do equilíbrio térmico- um termômetro. Com um termômetro arbitrariamente escolhido é possível formular um conjunto de regras para representar as temperaturas por números, ou seja, construir uma escala de temperaturas.

O termômetro mais usado é o de mercúrio, formado por um capilar de vidro, ligado numa ponta a uma ampola de mercúrio. Quando a temperatura aumenta, o mercúrio se dilata e sobe pelo capilar. Uma escala marcada no capilar permite a leitura da temperatura. O termômetro de mercúrio é muito usado para medir temperaturas comuns. São empregados ainda outros líquidos, como álcool ou éter.


2.0- TERMÔMETROS

Há vários tipos de dispositivos utilizados como termômetros. O requisito fundamental é que empreguem uma propriedade fácil de medir e que mude de forma clara e previsível quando a temperatura varia.

A resistência elétrica de um condutor ou de um semicondutor aumenta quando se eleva sua temperatura. Para um determinado termistor ou sensor, cada temperatura corresponde a uma resistência elétrica diferente. O pirômetro ótico é usado para medir temperaturas de objetos sólidos que superam os 700ºC. Baseia-se na comparação entre a cor do material e a de um filamento, cuja temperatura pode variai até que ambas as cores fiquem iguais. Nesse momento, a temperatura do filamento (que pode ser lida no pirômetro) é igual à do objeto.

2.1.-Alguns Tipos de Termômetros

2.2.- Experiências Práticas de Calor e Temperatura

Mergulhe a mão direita em água gelada e, à esquerda, em água quente. Em seguida, coloque ambas as mãos em água morna. Você observará que a água morna parece quente para sua mão direita e fria para a esquerda.

Toque um bloco de madeira e um bloco de metal, estando ambos à mesma temperatura. Você observará que o bloco metálico parece mais frio que o de madeira.

2.3.- Escalas Termométricas

Quando se precisa medir temperatura, tem-se que escolher uma escala. As três escalas mais conhecidas e utilizadas são as escalas Celsius (ºC), Fahrenheit (ºF) e Kelvin (K).

2.3.1.- Escala Kelvin

Já vimos que a temperatura é uma grandeza que mede o nível de agitações das moléculas de um corpo. Quanto maior a agitação maior a temperatura, e quanto menor a agitação, menor a temperatura.

Pois é, a temperatura deveria ser igual a zero. Se não tem agitação não tem também temperatura. Este estado de ausência de agitação é conhecido como zero absoluto, e não pode ser experimentalmente alcançado, embora possa se chegar muito próximo dele.

A escala Kelvin adota como ponto de partida (0 K) o zero absoluto, o ponto onde ocorre esta ausência de vibração das moléculas.

Nesta escala o gelo se forma e a água ferve a 373K (ao nível do mar).

Esta escala é muito usada no meio científico, já que ela pertence ao Sistema Internacional (SI).

2.3.2.- Escala Fahrenheit

Esta escala foi criada pelo inventor do termômetro de mercúrio, Daniel Gabriel Fahrenheit, lá pelos anos de 1714. Para isso ele escolheu dois pontos de partida, chamados atualmente de pontos fixos. Inicialmente ele colocou seu termômetro, ainda sem nenhuma escala, dentro de uma mistura de água, gelo e sal de amônio. O mercúrio ficou estacionado em determinada posição, a qual ele marcou e chamou de zero. Depois ele colocou este mesmo termômetro para determinar um segundo ponto, a temperatura do corpo humano. Quando o mercúrio novamente estacionou em determinada posição ele a marcou e chamou de 100. Depois foi só dividir o espaço entre zero e o 100 em cem partes iguais. Estava criada a escala Fahrenheit.

Depois disso, quando Fahrenheit colocou seu termômetro graduado numa mistura de água e gelo, obteve o valor de 32 ºF, e quando o colocou em água fervendo obteve o valor de 212 ºF. Portanto, na escala Fahrenheit a água vira gelo a 32 ºF e ferve a 212 ºF.

Esta escala é mais usada nos países de língua inglesa, com exceção da Inglaterra, que já adotou o Celsius.

2.3.3.- Escala Celsius

A escala Celsius foi criada por Anders Celsius, um astrônomo sueco, em 1742. Ele escolheu como pontos fixos, os quais a sua escala seria baseada, os pontos de fusão do gelo (quando vira água) e de ebulição da água (quando a água ferve). Ele colocou um termômetro dentro de uma mistura de água e gelo, em equilíbrio térmico, e na posição onde o mercúrio estabilizou marcou o ponto 100. Estava criada a escala Celsius. Sua vantagem era que ela poderia ser reproduzida em qualquer canto do planeta, afinal, ao nível do mar, a água sempre vira gelo e ferve no mesmo ponto, e agora também na mesma temperatura.

A escala Celsius é a mais comum de todas as escalas termométricas.

2.4.- Relação Entre as Escala Termométrica

Como se pode ver, cada uma das três escalas foi definida de uma maneira diferente. Veja acima qual a relação existente entre elas, levando em conta o ponto de ebulição da água e fusão do gelo. Note que estes pontos mudam dependendo da escala adotada. A temperatura de fusão do gelo, por exemplo, poderia ter três respostas: 0ºC, 32ºF ou 273 K. Todas representam a mesma temperatura. Seria mais ou menos se uma pessoa falasse que andou 2 metros enquanto outra falasse que andou 200 centímetros. Embora os números sejam diferentes, a distancia é a mesma nos dois casos.

Agora você deve-se estar se perguntando:

"Como eu faço para transformar uma escala na outra? Se alguém me falar que a temperatura em Nova York é de 59 ºF, como vou saber realmente se lá está frio ou quente, já que eu estou acostumado com outra escala, a Celsius?"

Existe uma equação que pode ser usada para fazer estas conversões. Com ela podemos transformar ºF em ºC, K em ºC em ºF em K, e outras transformações mais que quisermos. Veja a equação abaixo:

C = F - 32 = K - 273
5       9            5


3.0- CONCLUSÃO

Há vários tipos de dispositivos utilizados como termômetros. O requisito fundamental é que empreguem uma propriedade fácil de medir e que mude de forma clara previsível quando a temperatura varia. Portanto, a criação do termômetro e das escalas termometrias é de grande importância para toda a humanidade.


4.0- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

htpp:/br.geocities.com/saladefisica. Maio de 2003.

Htpp:/geocities.yahoo.com.Br/jcc5000/biografiacelsius.htm. Maio de 2003.

LEE, Jonh F. et. Al. Termodinâmica. Rio de Janeiro: Editora Universidade de São Paulo, 1969.

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