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.
Vejamos alguns tipos:
Clínico |
Cristal Líquido
| À álcool
| Máxima e Mínima
| A gás
| Radiação
| Pirômetro Óptico
| Lâmina Bimetálica
| Digital
| Termopar|
Calibração de um termômetro
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.
Façamos alguns exercícios!