Relatório Termometria

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

FILIPE ERNESTO DE OLIVEIRA ANSORGE

ESTUDO DE MEDIÇÕES DE TEMPERATURA

ITAJUBÁ-MG

2013

Introdução

Na termodinâmica a temperatura influencia na execução dos mais diversos tipos de máquinas e equipamentos, por isso a obtenção do seu valor é necessária para garantir um bom funcionamento dos equipamentos.

Para realizar essas medições de temperaturas são usados os termômetros, instrumentos de medição que tem essa finalidade e que será alvo de estudo do relatório. Como utilizá-lo, quais tipos e onde tem melhor aplicação, como efetuar medições e exemplos atuais de tecnologia.

Uma vez bem especificado o instrumento de medição e bem efetuada sua utilização e leitura de temperatura, podem-se então obter melhores resultados experimentais e com isso mais eficiência tecnológica e de produção industrial.

Objetivos

Como objetivos do estudo temos: apresentar as principais características técnicas de alguns aparelhos usados para medição de temperatura, por exemplo, princípio de funcionamento, faixa de uso, tipos de aplicação e precisão, Também analisaremos os diversos tipos de termômetros para uso laboratorial e industrial e discutiremos sobre medições de temperatura previamente feitas.

Procedimentos Experimentais

Antes de descrevermos procedimentos e os instrumentos utilizados, será feita uma revisão sobre o principal conceito por trás do nosso estudo: a temperatura.

Temperatura, o que é?

A temperatura é uma propriedade intensiva de um sistema, por não depender da massa do sistema (a propriedade extensiva do sistema é aquela que depende da massa). Assim como a temperatura, pressão e densidade também são propriedades intensivas. A própria massa, o volume, a energia cinética, a quantidade de movimento de um sistema são propriedades extensivas.

A temperatura é a propriedade que rege o processo de transferência de calor (energia térmica) em um sistema. Dois sistemas estão em equilíbrio térmico quando suas temperaturas são iguais, isto é, calor não flui entre eles. Havendo uma diferença de temperatura, o calor fluirá do sistema mais quente para o menos quente, até que se estabeleça o equilíbrio térmico, seja por meio de processos de condução, convecção e/ou radiação.

Quanto mais se adiciona calor a um sistema, maior sua temperatura; de forma similar, uma diminuição da temperatura de um sistema implica em que ele está perdendo energia térmica.

No decorrer do dia, percebemos diferentes temperaturas porém não conseguimos defini-la numericamente. Pode-se dizer que a lâmpada está mais quente que o interior de uma geladeira, mas não em quanto. A medição deve ser precisa e pra isso usamos termômetros. Um termômetro é um dispositivo provido de uma substância que possui a propriedade de mudar volumetricamente de acordo com a temperatura de forma confiável, reprodutível e quantificável.

As medidas com termômetros têm relação com a lei zero da termodinâmica, onde diz que se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro corpo eles estão em equilíbrio térmico entre si. E baseado neste entendimento pode-se graduar os termômetros de acordo com um método apropriado.

Unidades de Temperatura

Usamos no Brasil duas escalas principais para medição de temperatura, a escala Celsius e a escala Kelvin. No Sistema Internacional de Unidades, SI, a unidade básica de temperatura é o grau Kelvin (K).

O grau Kelvin é formalmente definido como sendo (1/273,15) da temperatura do ponto triplo da água, isto é, a temperatura na qual a água pode estar, em equilíbrio, nos estados sólido, líquido e gasoso. A temperatura de 0 K é chamada de zero absoluto, correspondendo ao ponto no qual as moléculas e átomos têm o mínimo de energia térmica. Nas aplicações diárias corriqueiras usa-se a escala Celsius, na qual o 0 ºC é a temperatura de congelamento da água e o 100 ºC é a temperatura de ebulição da água à pressão atmosférica ao nível do mar. Em ambas as escalas a diferença de temperatura é a mesma, isto é, a diferença de temperatura de 1 K é igual à diferença de temperatura de 1 °C, a referência é que muda. A escala Kelvin foi formalizada em 1954.

A relação entre as temperaturas nas escalas Kelvin e Celsius é:

K = ºC + 273,15

As escalas modernas de temperatura são baseadas em vários pontos fixos, que estabelecem faixas de temperatura. As temperaturas intermediárias entre os pontos fixos são obtidas com termômetros específicos.

Nos países de língua inglesa, e predominantemente nos USA, as escalas Rankine e Fahrenheit são ainda muito usadas. Na escala Rankine, da mesma forma que na escala Kelvin, o zero é o zero absoluto. Ainda, da mesma forma que a escala Celsius em relação à Kelvin, a escala Fahrenheit é a comumente usada no dia-a-dia, ao invés da Rankine. E também a diferença de temperatura de 1°R é igual à diferença de temperatura de 1°F.

A conversão entre graus Celsius e Fahrenheit é obtida:

Medição da Temperatura

Há diferentes métodos de se medir a temperatura. A maioria deles baseia-se na medição de uma propriedade física de um material, que varia com a temperatura. Por exemplo, um dos termômetros mais antigos é o termômetro de vidro, que se baseia na expansão do mercúrio ou outro líquido com a temperatura. Outro dispositivo é o termômetro de gás, muito pouco usado na prática, mas importante do ponto e vista teórico, que opera com a variação do volume de um gás com a temperatura. Um sensor de temperatura muito utilizado em equipamentos eletrônicos é o de resistência,