Termometria

Termometria é a parte da termologia voltada para o estudo da temperatura, dos termômetros e das escalas termométricas.

Conceito intuitivo

Apenas com o tato é possível perceber se um objeto está mais quente ou mais frio que outro corpo tomado como referência. Essa noção de quente e frio está intimamente relacionada com o grau de agitação das partículas constituintes do corpo. A grandeza física que permite dizer se algo está quente ou esquentando, frio ou esfriando é a temperatura. A temperatura é a grandeza associada à energia cinética média das moléculas de um corpo.

Equilíbrio térmico

Quando corpos de diferentes temperaturas são colocados em contato um com os outros, se não houver influência do meio externo, estes passarão a ter a mesma temperatura final. Ou seja, quando colocamos dois corpos em contato (isolados das influências do meio externo) com diferentes temperaturas iniciais, após um certo intervalo de tempo, eles atingirão o equilíbrio térmico e possuirão uma mesma temperatura final.

Medida de temperatura

Quando a temperatura de um corpo muda, algumas propriedades desse corpo se modificam. Por exemplo:

• Quando aquecemos um líquido, o volume deste líquido aumenta.
• Quando aquecemos uma barra de metal, o comprimento desta barra aumenta.
• Quando aquecemos um fio elétrico, a resistência deste fio elétrico aumenta.
• Quando aquecemos um gás confinado, a pressão deste gás confinado aumenta.

Podemos usar estas propriedades para criar uma ferramenta capaz de medir a temperatura de um corpo, colocando um destes tipos de material em contato com o corpo. O nome desta ferramenta usada para medir a temperatura de um corpo é termômetro.

Existem vários tipos de termômetros que usam diversas propriedades físicas da matéria para medir a temperatura, por exemplo: Termômetro Clínico, Termômetro de Cristal Líquido, Termômetro a Álcool, Termômetro a Gás, Termômetro de Radiação, Pirômetro Óptico, Termômetro Digital, entre outros.

O tipo mais comum de termômetro que existe é o termômetro de mercúrio, que consiste em um bulbo (recipiente) ligado a um tubo capilar. No interior deste bulbo, existe uma certa quantidade de mercúrio. Quando colocamos este termômetro em contato com um corpo mais quente, o mercúrio vai se aquecer e dilatar, então a altura de mercúrio no tubo capilar vai aumentar até parar, quando o mercúrio entra em equilíbrio térmico com o corpo. Cada altura da coluna de mercúrio no tubo capilar corresponde a uma temperatura.

Para determinar a escala de temperatura, colocamos o termômetro na água e gelo em equilíbrio térmico (sempre à pressão de 1 atm), esperamos o mercúrio entrar em equilíbrio térmico com o gelo em fusão, então o mercúrio para. Chamamos este ponto, onde o mercúrio se estabilizou de Primeiro Ponto Fixo Fundamental. Depois colocamos o termômetro em contato com água em ebulição, quando o mercúrio entrar em equilíbrio térmico com a água e vapor, marcamos o Segundo Ponto Fixo Fundamental. Entre estes pontos, dividimos a altura do tubo capilar em partes iguais, montando assim, uma escala termométrica, onde cada altura corresponderá a uma temperatura.

Escalas termométricas

Existem várias escalas termométricas, que foram criadas por vários cientistas em situações diferentes. Mas existem três escalas que são as mais utilizadas:

Escala Celsius

Escala Celsius- É uma escala usada na maioria dos países de opção para uso popular, anteriormente chamada de escala centígrada. Esta escala foi apresentada em 1742, pelo astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744). O intervalo entre os Pontos Fixos Fundamentais desta escala é dividido em 100 partes iguais, cada um valendo 1 °C (um grau Celsius). O primeiro ponto fixo fundamental, chamado de ponto de fusão do gelo a 1 atm, corresponde ao valor de 0 °C e o segundo ponto fixo fundamental, chamado de ponto de ebulição da água a 1 atm, corresponde ao valor de 100 °C.

Escala Fahrenheit

Escala Fahrenheit- É uma escala utilizada nos países de língua inglesa. Esta escala foi apresentada em 1727, pelo físico alemão Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736). O intervalo entre os pontos fixos fundamentais desta escala é dividido em 180 partes iguais. O ponto de fusão do gelo corresponde a 32 °F (trinta e dois graus Fahrenheit) e o ponto de ebulição da água corresponde a 212 °F (ambos a pressão de 1 atm).

• 0°C = 32°F
• 100°C = 212°F

Escala Kelvin

Escala Kelvin - é conhecida como escala absoluta, usada no meio científico. Esta escala foi inventada pelo engenheiro, matemático e físico irlandês William Thomson, mais conhecido como Lorde Kelvin (1824-1907). Nesta escala, o ponto de fusão do gelo corresponde a 273 K (duzentos e setenta e três kelvins) e o ponto de ebulição da água corresponde a 373 K (ambos a pressão de 1 atm). A escala Kelvin não apresenta a notação em graus. Esta escala é absoluta porque sua origem (0 K) corresponde à menor temperatura que pode existir (zero absoluto). Uma vez que a temperatura está relacionada com o grau de agitação das moléculas, o zero absoluto seria o valor de temperatura de um corpo que não possuísse nenhuma agitação molecular.

• -273,15°C = 0K
• 0°C = 273,15K
• 100°C = 373,15K

Conversão de escalas

Celsius para Fahrenheit: C = 5/9* (F – 32)

Celsius para Kelvin : K = 273 + C

Onde C corresponde à temperatura em graus Celsius, F corresponde à temperatura em graus Fahrenheit e K corresponde à temperatura em Kelvin.