RELATÓRIO DE TERMODINÂMICA EXPERIMENTAL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Instituto de Engenharia Mecânica

Ensaio nº 01: Medidores de Temperatura

Disciplina: EME503.2

Curso: Engenharia Mecânica

Aluno: Samuel Silva Gonçalves Ribeiro

Matrícula: 30975

Professor: Prof. Dr. Fagner Luis Goulart Dias

Turma: P2

Data e Hora do Ensaio: 07/03/2016

Itajubá, (1º Semestre/2016)

SAMUEL SILVA GONÇALVES RIBEIRO

RELATÓRIO DE TERMODINÂMICA EXPERIMENTAL

Relatório acadêmico apresentado à disciplina de Termodinâmica experimental.

Profº.: Dr. Fagner Luis Goulart Dias

ITAJUBÁ (1º SEMESTRE/2016)

1. Introdução:

O primeiro ensaio realizado no laboratório da disciplina de Termodinâmica experimental teve como objetivos apresentar todo o laboratório aos alunos, e também apresentar diversos tipos de medidores de temperatura. Dessa forma, ficou designado aos estudantes elaborarem um relatório de pesquisa que apresentasse alguns medidores de temperatura e suas características e usos principais.

Entretanto, para compreender melhor as funcionalidades dos aparatos de medição, é necessário que haja um entendimento prévio do ramo da termometria. Portanto, além de serem apresentados os aparelhos de medição, serão explicados alguns conceitos fundamentais da Termometria.

1. Desenvolvimento:

2.1)  Termometria:

        Para realizar um estudo aprofundado da ciência da termometria, lidamos com um conceito que é essencial: a temperatura. Apesar de ser algo intuitivo para a grande maioria das pessoas, é fundamental que haja uma explicação científica para o fenômeno.

        A melhor definição encontrada é que temperatura é a grandeza física que mede o grau de agitação, ou energia cinética de cada partícula existente em um sistema que esteja em equilíbrio térmico. Para que haja uma medição dessa grandeza, existem três diferentes escalas termométricas, as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin (SI).

        No ramo industrial, a Termometria possui uma importância essencial para que seja grande a eficácia dos processos que necessitam de um controle de temperatura. Alguns dos principais exemplos são: esterilização de materiais; tratamento térmico de metais; refino de aço e conservação de alimentos.

2.2) Métodos Para Medição de Temperatura:

        Ao pensar em como medir a temperatura de um líquido, de um gás, ou até mesmo a temperatura corporal de uma pessoa, o primeiro medidor que a grande maioria das pessoas imagina é o termômetro. No entanto, muitas pessoas não entendem completamente o funcionamento desse tipo de equipamento.

        Dessa forma, é necessária uma compreensão das propriedades físicas que são utilizadas para a medição da temperatura de um corpo. Para que seja feita a medição de temperatura, são analisadas as variações de propriedades que variem diretamente com a temperatura. No caso do termômetro, a propriedade mais usada é a dilatação térmica de sólidos líquidos e gases.

        Além da dilatação, as principais propriedades que são usadas nos medidores são:

• Resistência elétrica;

• Efeitos termo – elétricos;

• Radiação;

• Cores.

1.  Medidores de Temperatura:

        Como foi dito, os medidores de temperatura funcionam de diversas maneiras, de acordo com diferentes propriedades físicas. Desse modo, dividem-se os vários tipos de medidores de temperatura relacionando com sua respectiva propriedade, tais quais:

3.1) Medidores de Temperatura por efeito mecânico:

3.1.1) Variação de Volume:

        Esses tipos de medidores baseiam-se na variação do coeficiente de dilatação térmica com a temperatura. O instrumento mais famoso com essa propriedade é o termômetro de mercúrio ou de álcool etílico. Esse tipo de instrumento não é muito utilizado para controle de temperatura pelo fato de seu tempo de resposta ser grande.

        Além disso, para que seja feita a graduação do material, é tomado como base principalmente a água (substância pura), a pressão de 1 (um) atm. Dessa forma, são conhecidos os pontos de fusão e ebulição da água, respectivamente 0 (zero) graus Celsius e 100 (cem) graus Celsius, e assim, pode ser feita a graduação do termômetro.

 Principais exemplos desses medidores:

• Termômetros: 

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- Termômetro de Mercúrio: possui como principal característica de funcionamento a dilatação do mercúrio. A faixa de operação do mercúrio pode ser de -35ºC até 550ºC. O uso mais comum desse tipo de termômetro é uso clínico, na indústria em geral para registros.

 É a instrumentação mais precisa dos sistemas mecânicos de medição. Por outro lado, suas principais desvantagens são o fato de que seu tempo de resposta é demorado, o que faz com que não possa ser usado para controle de temperatura, mas apenas para medição.

Os custos médios desse equipamento preços baixos como R$20,00 até R$400,00. A grande variação deve-se aos usos desse equipamento, que possui preços mais baixos para usos clínicos e mais altos para usos industriais.

- Termômetro de Tolueno: possui como principal característica a dilatação do tolueno.  A faixa de operação do Tolueno varia entre -80ºC até 100ºC. As aplicações desse tipo de termômetro são mais comuns na indústria para fazer registros.

A principal vantagem desse medidor é a precisão. Por outro lado algumas das desvantagens são o fato da faixa de operação ser muito pequena em comparação com outros produtos, o fato de ser incolor e também por causar danos ao ser humano caso inalado. A faixa de preço desse tipo de termômetro se assemelha a dos termômetros de mercúrio.