Artigo sobre termômetros e escalas de temperatura
1. Termômetros
O instrumento projetado para medir a temperatura é o termômetro. Existem muitos tipos de termômetros, mas o princípio de funcionamento é o mesmo. Geralmente, utilizamos objetos termométricos, ou seja, materiais que se alteram com a temperatura. Se a temperatura de um objeto muda, sua forma e tamanho também mudam. A maioria dos termômetros utiliza objetos que se expandem ou se contraem com a variação de temperatura. Os termômetros mais comuns consistem em tubos de vidro contendo álcool ou mercúrio em seu interior. Quando a temperatura aumenta, o álcool ou mercúrio no recipiente se expande, aumentando o comprimento da coluna de álcool ou mercúrio. Por outro lado, quando a temperatura diminui, o comprimento da coluna de álcool ou mercúrio diminui. Na parte externa do tubo de vidro, há números que compõem a escala do termômetro. O número exibido na extremidade superior da coluna de álcool ou mercúrio indica o valor da temperatura do objeto que está sendo medida.
Outros tipos de termômetros comumente usados são os termômetros bimetálicos (dois metais de tipos diferentes e com velocidades de expansão diferentes). Quando a temperatura aumenta, um metal sofre uma expansão maior do que o outro. Como resultado, as peças se curvam. Normalmente, uma peça bimetálica tem formato espiral, onde uma extremidade da lâmina permanece fixa, enquanto a outra extremidade está conectada ao indicador de escala. Quando a temperatura muda, o ponteiro gira. Termômetros bimetálicos são tipicamente usados como termômetros de ar, termômetros de ambiente, termômetros de forno, etc. Um termômetro mais preciso ou exato geralmente utiliza as propriedades elétricas de um objeto.
2. Calibração do termômetro
A calibração de um termômetro é o processo de ajustar a escala de um termômetro. Aqui estão alguns passos para calibrar o termômetro. Primeiro, prepare um termômetro de mercúrio ou um termômetro de álcool sem escala. Segundo, prepare gelo. Terceiro, prepare água. Quarto, prepare um aquecedor de água que possa ser usado para aquecer a água até a fervura. Quinto, coloque gelo e água em um recipiente (a água e o gelo têm a mesma massa). Em seguida, coloque o termômetro no recipiente com água e gelo.
Inicialmente, o termômetro estava em contato com o ar, de modo que sua temperatura era mais alta que a do gelo. Após ser colocado em um recipiente, o comprimento da coluna de mercúrio diminuiu devido ao resfriamento da mistura de água e gelo. Deixe em repouso até que o comprimento da coluna de mercúrio se estabilize (a superfície do mercúrio não se mova). Quando o comprimento da coluna de mercúrio se estabilizar, a mistura de gelo e água estará em equilíbrio térmico. Marque a posição da coluna de mercúrio (marque a extremidade superior da coluna). Essa é a temperatura do ponto de congelamento da água. Em seguida, ferva água usando um aquecedor elétrico. Insira o termômetro em um recipiente com água aquecida. Conforme a água esquenta, o comprimento da coluna de mercúrio também aumenta (a superfície do mercúrio se move para cima). Após a água ferver, a superfície do mercúrio para de se mover. Marque a extremidade da coluna de mercúrio. Essa é a temperatura do ponto de ebulição da água.
Se você quiser criar uma escala Celsius, a distância entre as duas marcas é dividida em 100 linhas, onde a distância entre cada linha deve ser a mesma. A marca inferior corresponde a 0 ° C, enquanto a marca superior corresponde a 100 ° C. Veja a figura ao lado. A temperatura de congelamento e a temperatura de ebulição dependem da pressão atmosférica. Portanto, um termômetro calibrado em um local com pressão atmosférica diferente fornecerá resultados diferentes. Os termômetros de mercúrio, comumente usados, são calibrados para uma pressão atmosférica, de modo que a temperatura de congelamento da água seja 0 ° C e a temperatura de ebulição seja 100 ° C. Termômetros comuns, como os de mercúrio ou álcool, geralmente têm limitações. Eles não podem ser usados para medir temperaturas muito baixas (inferiores a 0 ° C) ou muito altas (superiores a 100 ° C).
3. Escalas de temperatura
Para que um termômetro seja usado para medir temperatura, é necessário definir uma escala de temperatura. Duas escalas de temperatura são frequentemente usadas: a escala Celsius e a escala Fahrenheit. Outro nome para a escala Celsius é escala centígrada. Centígrado = cem graus. A escala de temperatura que é crucial no campo da ciência é a escala absoluta ou escala Kelvin. A escala Kelvin será discutida posteriormente. Os pontos fixos das escalas Celsius e Fahrenheit utilizam o ponto de congelamento e o ponto de ebulição da água. O ponto de congelamento de uma substância é a temperatura na qual os estados sólido e líquido estão em equilíbrio térmico. Por outro lado, o ponto de ebulição de uma substância é a temperatura na qual os estados líquido e gasoso estão em equilíbrio térmico. O ponto de congelamento e o ponto de ebulição variam constantemente com a pressão atmosférica, portanto, a pressão atmosférica precisa ser determinada primeiro. Normalmente, utilizamos a pressão padrão, que é de 1 atm (uma atmosfera). A atmosfera é uma unidade de pressão atmosférica.
Escala Celsius 3.1
O ponto fixo acima da escala Celsius utiliza o ponto de ebulição da água pura, enquanto o ponto fixo abaixo da escala Celsius utiliza o ponto de congelamento da água pura. A temperatura de congelamento da água pura (também conhecida como ponto de gelo) é zero grau Celsius (0°C). oC) e a temperatura do ponto de ebulição da água pura (também conhecida como ponto de vapor) é de cem graus Celsius (100 oC) Entre os pontos de congelamento e de vaporização, há 100 graus. Em termômetros que usam a escala Celsius, uma temperatura inferior à do ponto de congelamento é normalmente marcada com um número negativo.
Escala Fahrenheit 3.2
Fahrenheit queria que as escalas de temperatura fossem positivas. Portanto, ele escolheu 0 ° F para a temperatura da mistura de gelo e água salgada (a temperatura mais baixa que a água pode atingir). Ao medir a temperatura dos pontos de congelamento e de vaporização, os números mostrados na escala Fahrenheit são frações. Finalmente, ele alterou a escala novamente para que a temperatura do ponto de congelamento e do ponto de vaporização fossem números inteiros.
Na escala Fahrenheit, a temperatura de congelamento da água pura (ponto de congelamento) é de 32 graus Fahrenheit (32). oF) e a temperatura de ebulição da água pura (ponto de vapor) é de 212 graus Fahrenheit (212 oF). Entre os pontos de gelo e vapor, há 180 graus. Água pura é a água que não está misturada com outras substâncias. H puro20. Quando falamos de uma determinada temperatura, dizemos Celsius (oC) ou Fahrenheit (oF). Exemplo: temperatura da água quente = 100 oC ou 180 oF. Minha temperatura corporal = 98 oF. Por outro lado, se estivermos falando de mudança de temperatura ou diferença de temperatura, então chamamos de grau Celsius (°C).o) ou grau Fahrenheit (FoExemplo: a temperatura inicial da água é 20 oC. Uma vez aquecida, a temperatura muda para 50 oC. Assim, a água sofre uma variação de temperatura de 30 graus Celsius (30 °C).o).
