Medidas De Temperatura

1. INTRODUÇÃO

De início, deve-se ressaltar que calor e temperatura são dois conceitos diferentes. Temperatura é a grandeza física associada ao estado de movimento ou à agitação das partículas que compõem os corpos. No dia a dia, as pessoas usualmente medem o grau de temperatura vendo se está quente ou frio, porém isso é impreciso. Dessa forma, temos os aparelhos de medição de temperatura. Esses aparelhos possuem características próprias e cada um é adequado para a medição de determinado objeto, ou local.

2. OBJETIVO

Os objetivos deste experimento são:

1. Apresentar diversos tipos de termômetros no laboratório.

2. Apresentar um trabalho de pesquisa sobre os diversos medidores de temperatura, apontando faixa de uso, tipos de aplicação, precisão, etc.

3. TERMOMETRIA

Temperatura

Do ponto de vista prático, a temperatura é o potencial que causa o fluxo de energia na forma de calor. Lord Kelvin descobriu uma escala de temperatura baseada na entrada e rejeição de calor de uma maquina ideal operando segundo um Ciclo de Carnot entre duas fontes de temperatura diferentes, que produz a seguinte equação:

(T1-T2)/(T1) = (Q1-Q2)/Q1 ou T1/T2 = Q1/Q2 = Qabsorvido/Qrejeitado

4. MÉTODO PARA MEDICAO DE TEMPERATURAS

A temperatura de um objeto não pode ser medida diretamente por comparação com um padrão, como é medido o comprimento. Entretanto, a temperatura pode ser determinada, medindo a variação de uma propriedade física de um material que varia com a temperatura. É desejável que a propriedade física escolhida varie diretamente com a temperatura, caso contrario, é necessário que a variação seja constantemente reprodutível.

Algumas propriedades físicas utilizadas extensivamente para medidas de temperatura são por exemplo, expansão térmica de sólidos (bimetálico), líquido e gases, resistência elétrica, efeitos térmicos elétricos, radiação e pontos de congelamento e ebulição (vaporização).

5. TIPOS DE MEDIDORES DE TEMPERATURA

5.1-Medição de temperatura por efeito mecânico

(a) Variação de Volume

Um termômetro de expansão volumétrica é utilizado para medir a temperatura de um objeto a partir da variação do volume de uma substancia (geralmente mercúrio) que expande-se com a elevação da temperatura. Se a extensão da expansão, num caso particular, for correlacionada com os pontos de congelamento e de ebulição (vaporização) da água, e se a variação do volume for dividida em 100, ou em 180 partes iguais, o instrumento assim resultante pode ser utilizado para “ler” temperaturas.

Os líquidos usados são: o mercúrio ( de -38°C a 315°C, ou até 480°C quando o termômetro tem nitrogênio comprimido cobre o mercúrio), o álcool etílico ( de -73°C a 145°C) e o pentano (-184°C a 21°C).

O limite superior para a operação dos termômetros de gás é da ordem de 1480°C. Uma vez que a variação de volume, provavelmente, não é proporcional a variações de temperatura, é preciso calibrar os termômetros para se ter exatidão.

(b) Variação de pressão:

Quando um gás está confinado num volume constante, a sua pressão cresce quando a temperatura aumenta, conforme a equação de gás perfeito. Pv=RT e a variação de pressão pode ser correlacionada à variação de temperatura. Por exemplo, um termômetro de expansão de um fluido possui um bulbo contendo líquido e vapor. Com o acréscimo de temperatura o liquido se evapora causando aumento de pressão medido pelo manômetro calibrado onde se obtém a leitura da temperatura. É necessário usar líquidos com alto coeficiente de expansão tais como Glicerina, Tolueno, Álcool e Mercúrio.

(c) Termômetro de expansão de sólido (termômetro bimetálico) :

Este termômetro consiste de um dispositivo de indicação ou registro, um elemento sensor chamado bulbo de termômetro bimetálico e um meio para conectar os dois. É composto de dois metais com diferentes coeficientes de expansão térmica.

(d) Termômetro de bulbo.

Este tipo de termômetro consiste de um bulbo, um tubo capilar flexível ligado a um tubo de Bourdon e um dispositivo indicador (ponteiro) ligado ao tubo de Bourdon. O tubo de Bourdon é um tubo em forma de espiral que se deforma à medida que a pressão varia dentro dele.

O elemento sensor (bulbo) contém um fluido que modifica suas características físicas devido a temperatura. Essa modificação é comunicada ao Bourdon através do tubo capilar. O movimento do Bourdon fornece um movimento essencialmente linear no ponteiro através de uma ligação mecânica em alguns instrumentos. O movimento do Bourdon está diretamente ligado à mudança do volume do líquido dentro do bulbo, à mudança de pressão do gás dentro do bulbo e à mudança da pressão de vapor de um líquido dentro do bulbo.

5.2-Medição de Temperatura por Efeito Elétrico

Os métodos elétricos são os mais convenientes porque fornecem sinais mais fáceis de serem detectados e amplificados.

(a) Modificação de resistividade elétrica (termômetro de resistência elétrica):

A resistividade elétrica de alguns metais aumenta quase que proporcionalmente à elevação de temperatura. A temperatura é indicada através da medição da mudança na resistência elétrica de um filamento metálico. Os metais usados incluem o níquel, o cobre e a platina (nas medidas de alta precisão). As modificações de temperatura mediante as alterações de resistividade podem construir os métodos mais precisos entre todos, no intervalo que fica mais ou menos entre -117°C e 182°C.

Os Termistores são semicondutores que têm seu coeficiente de temperatura ao contrário da maioria dos metais. A variação da resistência com a temperatura é exponencial, enquanto a do termômetro da resistência