Relatório Medida Experimental de Temperatura

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Figura 8: Termômetro bimetálico............................................................................12

Figura 9: Cálculo do raio de curvatura de um termômetro bimetálico.........................13

Figura 10: Termômetro de cristal de quartzo............................................................13

Figura 11: Termopar tipo K.....................................................................................14

Figura 12: Pirômetro óptico...................................................................................15

Figura 13: Pirômetro de radiação............................................................................16

Tabela 1: Tabela de termopares...............................................................................14

2 - Introdução

A termodinâmica, e em consequência as grandezas a ela diretamente associadas, desempenham no contexto científico um papel muito relevante. Neste contexto a temperatura pode comprovar tal afirmação, visto que possui extrema importância em quase todos os campos da ciência, incluindo física, geologia, química, ciências atmosféricas e biologia. Não há como se imaginar a biologia ou a química desvinculadas do conceito de temperatura, tão pouco a física ou qualquer outra área que tenha por foco o estudo de sistemas. Praticamente todas as propriedades físicas dos materiais, incluindo-se os estados físicos da matéria (sólido, líquido, gasoso e plasma), a densidade, a solubilidade, a pressão de vapor e condutividade elétrica, dependem explicitamente da temperatura.

Medir a temperatura nem sempre foi uma tarefa simples de ser executada. Dessa forma, era necessária a criação de alguma ferramenta que facilitasse a medição desta. Atribui-se a invenção do termômetro (aparelho que mede a temperatura ou a variação desta) 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, elevasse o nível da água dentro do tubo (figura 1).

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Figura 1: Termômetro de Galileu

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. A medição da temperatura usando os modernos termômetros científicos e escalas de temperatura têm suas origens no século XVIII, quando Gabriel Fahrenheit adaptou um termômetro de mercúrio a uma escala de temperatura desenvolvida pelo dinamarquês Ole Rømer. A escala Fahrenheit é usada em alguns países, incluindo os Estados Unidos, para propósitos não-científicos, porém costuma vir comparada da escala Celcius para melhor comparação (figura 2).

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Figura 2: Termômetro com marcações em graus Celsius e Fahrenheit

No caso de um termômetro de mercúrio, quando a temperatura aumenta sua agitação ocorre uma dilatação do liquido metálico, preenchendo um tubo capilar. Para cada altura atingida pelo liquido associa-se uma temperatura, medida em uma determinada escala. As escalas mais utilizadas são Fahrenheit, Celsius e Kelvin (figura 3).

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Figura 3: Escalas termométricas mais usadas

3 - Objetivo

Devido à necessidade de se medir a temperatura dos mais diferentes materiais nas mais variadas condições, muitos equipamentos de termometria foram criados.

O objetivo deste relatório é explicitar as principais características e aplicações de alguns dos termômetros mais utilizados pelo homem, de forma a se compreender quando e como utilizar corretamente cada um dos medidores de temperaturas citados.

4 - Fundamentação Teórica

A termologia é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados ao calor, ou seja, ela estuda as manifestações dos tipos de energia que de qualquer forma produzem variação de temperatura, aquecimento ou resfriamento, ou mesmo a mudança de estado físico da matéria, quando ela recebe ou perde calor.

Dentro desse conceito, existem a definição de calor e temperatura. Calor é a energia térmica em trânsito, ou seja, é a energia que está sempre em constante movimento, sempre sendo transferida de um corpo para outro. Essa energia pode ser transferida por meio de processos de condução (figura 4), irradiação e convecção.

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Figura 4: Transferência de calor por condução

A temperatura é uma grandeza física, relacionada à energia cinética, ou, em outras palavras, o grau de agitação das moléculas (figura 5).

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Figura 5: Grau de agitação das moléculas.

Assim, pode-se observar que calor e temperatura são conceitos bem diferentes com os quais a termologia trabalha.

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

- Quando aquecemos um líquido, seu volume aumenta.

- Quando aquecemos uma barra de metal, seu comprimento aumenta.

- Quando aquecemos um fio elétrico, sua resistência aumenta.

- Quando aquecemos um gás confinado, sua pressão aumenta.

Utilizando estas propriedades, é possível 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 é termômetro, e existem diversas variedades deste, como, por exemplo, termômetro de cristal líquido, termômetro de mercúrio, termômetro a álcool, termômetro a gás, termômetro de radiação, pirômetro óptico, termômetro digital, entre outros.

5 - Materiais e Métodos

Primeiramente,