TERMÔMETROS
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.
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.
O
sensor de um termopar ou par termoelétrico é composto por dois fios de metais
diferentes soldados nas extremidades e, quando aquecidos, produzem uma corrente
elétrica que depende da temperatura assim como no pirômetro óptico.
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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