Relatório Lab 1 Termodinamica Unifei

1 – Objetivos

1.1 – Apresentar diversos tipos de termômetros no laboratório;

1.2 – Apresentar um trabalho de pesquisa sobre diversos tipos de medidores de temperatura, apontado faixa de uso, tipos de aplicação, precisão, etc.

2 – Embasamento teórico

2.1 – O que é Temperatura???

Temperatura é uma grandeza física que mensura a energia cinética média de cada uma das partículas de um sistema em equilíbrio térmico. Em sistemas constituídos apenas por partículas idênticas essa definição associa-se diretamente à medida da energia cinética média por partícula do sistema em equilíbrio térmico. A presente definição é análoga a afirmar-se que a temperatura mensura a energia cinética média por grau de liberdade de cada partícula do sistema uma vez consideradas todas as partículas de um sistema em equilíbrio térmico em um certo instante . A rigor, a temperatura é definida apenas para sistemas em equilíbrio térmico.

2.2 – Medição de Temperatura

A medição de temperatura é ponto de interesse da ciência há muitos anos. O corpo humano é um péssimo termômetro, pois só consegue diferenciar o que esta frio ou quente em relação à sua própria temperatura. Portanto com o passar dos tempos o homem começou a criar aparelhos que o auxiliassem nesta tarefa.

Uma das primeiras tentativas de construção de uma escala de temperatura ocorreu por volta de 170 DC. Claudius Galenus of Pergamum (130-201), medico grego, teria sugerido que as sensações de “quente” e “frio” fossem medidas com base em uma escala com quatro divisões numeradas acima e abaixo de um ponto neutro. Para tal escala termométrica, atribuiu a temperatura de “quatro graus de calor” à água a fervendo, a temperatura de “quatro graus de frio” ao gelo e a temperatura “neutra” a uma mistura de quantidades iguais daquelas duas substâncias.

O primeiro termômetro foi idealizado por Galileu Galilei(1564-1642). Ele consistia de um longo tubo de vidro com um bulbo preenchido com vinho. Este primeiro tipo de aparelho utilizado para a medição de temperatura foi chamado de termoscópio (instrumento que indica a temperatura através da mudança do volume). Alguns tinham o ar do bulbo retirado antes de se colocar o liquido (podia ser água colorida no lugar do vinho), fazendo com que o liquido subisse dentro do tubo. Conforme o ar restante no tubo era aquecido ou esfriado, o liquido do tubo variava refletindo a mudança na temperatura do ar.

Como o vinho era altamente influenciado pela pressão atmosférica, em 1641 Fernando II, Grão-Duque da Toscana (1610-1670) desenvolveu o primeiro termômetro selado. Ele utilizou o álcool em seu interior e fez 50 marcas (graus) na sua haste.

Robert Hook (1635-1703), curador da Sociedade Real em 1664 usou tintura vermelha no álcool. Sua escala, na qual cada grau representava um incremento do volume equivalente a 1/500 parte do volume do liquido do termômetro precisava somente de um ponto fixo. Ele selecionou o ponto de congelamento da água.

O termômetro original de Hook tornou-se padrão do Colégio Gresham e foi usado pela Sociedade Real até 1709. A primeira leitura meteorológica compreensível foi feita nesta escala.

Em 1701, Ole Christensen Rømer (1644-1710) criou o primeiro termômetro, com dois pontos de referencia. O termômetro usava vinho vermelho como indicador da temperatura. Rømer criou a escala de seu termômetro com 60 representando o ponto de ebulição da água. Rømer não sabia que o ponto de ebulição da água dependia da pressão atmosférica, fato descoberto depois por Fahrenheit.

Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) devotou a maior parte de sua vida a criação de instrumentos meteorológicos. Em 1708, Fahrenheit visitou Rømer em Copenhague e viu seu termômetro com dois pontos de calibração. Impressionado com o termômetro, ele passou a utilizá-lo quando voltou a Alemanha. Mais tarde, não gostando do inconveniente (e das frações) de dividir os graus Rømer de modo a permitir a medição de pequenos intervalos de temperatura e ele multiplicou a escala de Rømer por 4. Isto fez com que o ponto de derretimento da água fosse 30 graus e a temperatura do copo humano 90 graus. Depois ele mudou estes valores para 32 e 96 graus respectivamente para simplificar a marcação da escala (em 64 divisões). Fahrenheit ainda adicionou mais um ponto com referencia, a temperatura de equilíbrio de uma mistura de gelo e sal, que foi definida como zero em sua escala.

Em 1731, Réne Antoine Ferchault de Réamur (1683-1757) propôs uma escala diferente, calibrada em apenas um ponto com as divisões da escala baseada na expansão do fluido no termômetro. Réamur fez muitos experimentos para selecionar o fluido termometricamente adequado e estabeleceu o conhaque diluído em uma certa quantidade de água. A diluição escolhida foi uma que dava a diluição de 80 em 1000, conforme aquecido da temperatura do congelamento até a temperatura de ebulição da água (80 porque era um número fácil de se dividir em partes). Por causa desta seleção, as pessoas passaram a acreditar que na escala de Réamur a água fervia em 80 graus. Devido a isto, a escala de Réamur passou a ser graduada utilizando dois pontos fixos, o ponto de congelamento (0) e o ponto de ebulição da água (80). Esta escala foi oficialmente adotada na Europa, exceto na Grã Bretanha e na Escandinávia, mas com a adoção da escala centígrados pelo governo revolucionário da França em 1794 ela gradualmente perdeu popularidade e finalmente caiu em desuso no século 20.

Um termômetro com escala similar a de Réamur foi inventada em 1732 por Joseph Nicolas Delisle (1688-1768), astrônomo francês, que foi convidado para ir a Rússia por Pedro, o grande. Naquele ano ele construiu um termômetro que usava mercúrio com fluido de trabalho. Delisle escolheu sua escala usando a temperatura de ebulição da água como o ponto fixo e mediu a contração do mercúrio (com baixas temperaturas) em cem milésimos. Os termômetros antigamente tinham 2400 graduações apropriadas ao inverno em São Petersburgo onde Delisle viveu. Em 1738 Josias Weitbrecht (1702 - 1747) recalibrou o termômetro de Delisle com 0 grau como o ponto de ebulição da água e 150 graus como o ponto de congelamento da água. Este termômetro permaneceu em uso na Rússia por mais de um século.

Muitas tentativas de transformar a escala de Delisle para um intervalo de 100 graus foram feitas antes que o Suíço Anders Celsius (1701-1744) em 1742 propusesse graduar o termômetro com 100 graus como o ponto de ebulição da água e