Propriedades Termométricas

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- INTRODUÇÃO.

Para melhor compreensão do experimento realizado, fez-se necessário trazer da literatura um conhecimento base para cada assunto tratado no decorrer da prática.

- Definição de Temperatura

A temperatura é uma grandeza física utilizada para medir o grau de agitação ou a energia cinética das moléculas de uma determinada quantidade de matéria, ou seja, quanto mais agitadas as moléculas estiverem maior será sua temperatura. Simbolizada pela letra T, a temperatura trabalha com diferentes escalas sendo as escalas Kevin e Celsius as mais utilizadas pelos cientistas. A primeira trata-se de uma escala de temperatura absoluta ou escala termodinâmica, cujo símbolo é K, no qual o ponto triplo da água tem o valor de 273,16 K e a segunda, Celsius, é uma escala de temperatura relativa, cujo símbolo é C, no qual 0 °C (Zero grau Celsius) é o ponto de congelamento da água e 100 °C (cem graus Celsius) é o ponto de ebulição da água.

A medição de temperatura pode ser realizada conforme o tipo de alteração físico apresentado pelo corpo em estudo. A seguir enumera-se algumas dessas alterações:

- Expansão de um líquido, gás ou de um sólido;

- Alteração nas resistências elétricas;

- Potencial elétrico produzido por dois materiais de naturezas distintas;

- Intensidade da radiação emitida por um corpo aquecido.

Para cada alteração física associa-se um medidor de temperatura apropriado para responder ao estímulo recebido de maneira específica e mensurável analogicamente. Dos inúmeros tipos de medidores ou sensores de temperatura existentes hoje, destacam-se neste laboratório os termômetros cheios de líquido ou conhecidos também por termômetros de vidro, os termômetros bimetálicos, os termômetros de resistência, os termistores e os termopares.

- Principais tipos de medidores de Temperatura

- Termômetros cheios de líquido

Constituição: São termômetros constituídos por um tubo capilar de vidro com bulbo cheio e de líquido e seu respectivo vapor confinado e uma escala calibrada em unidades de temperatura marcada ao longo do mesmo.

Princípio de funcionamento: Com o aquecimento do dispositivo, o líquido responde expandindo-se em relação ao recipiente de vidro, já que este deve apresentar menor dilatação térmica que o liquido, através do deslocamento linear de uma coluna formada no interior do tubo pela dilatação térmica a qual fornece a leitura direta da temperatura adquirida na escada graduada do dispositivo.

Vantagens: Esse tipo de medidor apresenta vantagens de ter um custo relativamente baixo, ser preciso e não apresentar problemas de aferição se utilizado de forma correta.

Desvantagens: Como desvantagem, o termômetro cheio de líquido pode ser considerado frágil e facilmente quebrável o que causa a liberação do líquido confinado e por sua vez pode ser prejudicial à saúde e ao meio ambiente, como no caso do líquido mercúrio, por exemplo.

Aplicações: Esse medidor é usado em larga escala desde ambientes domésticos ou clínicos, no tratamento de doenças, até em laboratórios de ensino e pesquisa na coleta de dados experimentais.

Faixas de aplicação: Intervalo de temperatura de -210oC a +550oC.

- Termômetros Bimetálicos

Constituição: São Termômetros constituídos de dois metais distintos fixados entre si em uma cinta bimetálica capaz de se encurvar. Esta é conectada a um indicador mecânico ou dispositivo de registro, como um medidor Bourdon, calibrado diretamente em unidades de temperatura correspondentes ao valor da curvatura na cinta.

Princípio de funcionamento: Esse dispositivo funciona a partir da expansão diferencial dos dois metais fixados a cinta que, ao sofrer aquecimento ou resfriamento apresenta uma curvatura cujo valor é indicado no dispositivo de registro como sendo o valor da temperatura fornecida.

Vantagens: O bimetálico tem a vantagem de se ter um baixo custo, de ser simples para manusear e entender seu funcionamento e de ser fácil para instalar e fazer sua manutenção.

Desvantagens: Por outro lado, esse medidor é desvantajoso por apresentar uma precisão ruim, sensibilidade a vibrações, certo retardo na resposta de uma unidade do sistema quando existe um acréscimo ou decréscimo no valor do sinal, uma calibração não é linear por conta de lidar com dois metais de propriedades diferentes, perda fácil de calibração por conter peças com suscetibilidade a desgastes. Tudo isso traz grandes consequências como essa de que a operação desse termômetro somente em faixas estreitas de temperatura partindo de valores altos por desprover de sensibilidade em medições de valores baixos.

Aplicações: A principal aplicação para o termômetro bimetálico é em indicação local de temperaturas de processo industrial como em refinais, queimadores de óleo, vulcanizadores de pneus, tanques de soldagem, a quente, torrefadores de café, aquecedores de água, tanques de têmpera, tanques elétricos de inserção, exaustores diesel e tanques de impregnação e no controle comercial e residencial de temperatura é usado associado a ar condicionado e refrigeração.

Faixas de aplicação: Intervalo de temperatura de -50oC a +500oC com uma incerteza típica de 1% fundo de escala.

- Termômetros de Resistência

Constituição: O termômetro de resistência é um sensor constituído por uma extensão de fio de platina e níquel cortado para fornecer uma resistência precisa. O fio é enrolado sobre um formador isolado e protegido por isolação adicional e todo o conjunto é então encapsulado em uma capa de metal ou em bulbos de cerâmica ou vidro.

Princípio de funcionamento: O seu funcionamento baseia-se na variação da resistência elétrica de modo proporcional à temperatura do meio em que é inserido.

Vantagens: A vantagem de se utilizar esse medidor de temperatura está na alta precisão obtida, na excelente repetibilidade de leitura, ou seja, na excelente capacidade do instrumento de indicar valores muito próximos quando se aplica repetidamente o mesmo sinal de entrada, na alta velocidade