Termometria

A termometria é uma parte da termologia que estuda a temperatura e suas formas pelas quais a mesma pode ser medida.

Antes de entrarmos na termometria propriamente dita, iremos definir os estados de agregação molecular de uma substância.

Uma substância pode se apresentar em três estados físicos, sendo eles:

Estado sólido: Uma substância que se encontra no estado sólido possui forma definida, independendo do recipiente em que ela é colocada.

Ex: Um gelo estando em um copo ou em uma jarra manterá sua forma, ao mesmo tempo também possui volume invariável. Entre suas moléculas agem intensas forças coesivas justificando sua estrutura molecular, onde as mesmas se encontram mais próximas uma das outras.

Estado líquido: Nesse estado a substância assume uma forma de  acordo com o recipiente em que é colocada. Assim como o sólido o estado líquido possui volume invariável. 

Estado gasoso: No estado gasoso suas moléculas se encontram totalmente separadas uma das outras. Sua forma e volume são definidas unicamente em relação ao recipiente que a contém.

Agora passemos a falar especialmente da termometria. O primeiro conceito importante que devemos destacar é o conceito de  temperatura.

A temperatura é uma grandeza física escalar que está associada ao grau de agitação molecular de um sistema. O grau de agitação térmica molecular não pode ser medida diretamente, por isso a medida da temperatura é feita indiretamente medindo-se grandezas físicas que variam com ela, por exemplo, pressão, volume, etc.

Quando falamos em estado físico acima percebemos que a temperatura  do estado sólido ,líquido e gasoso estão relacionados da seguinte forma.

T sólido < T líquido< T gasoso

Voltemos às medições da temperatura. Os termômetros são instrumentos capazes de medir a temperatura de um corpo. Existem vários deles com os mais variados processos de medição.

Tipos de Termômetros

Termômetro de lâmina bimetálica

Termômetro Meteorológico

Termômetro de radiação

Escalas Termométricas

As escalas termométricas são utilizadas para medir a temperatura (medida do grau de agitação das moléculas), ou seja, elas são utilizadas para indicar se um determinado corpo está quente ou frio.

Já existiram diversas escalas termométricas ao longo da História, mas apenas três são utilizadas nos dias atuais, sendo elas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Essas escalas utilizam como padrão os pontos de fusão e ebulição da água.

Escala Celsius 

Trata-se de uma escala termométrico centígrado, ou seja, que apresenta cem intervalos entre os pontos de fusão e ebulição. Ela foi determinada no ano de 1742 pelo astrônomo sueco Anders Celsius. Celsius utilizou como referência para a sua escala termométrica os seguintes valores para os pontos de fusão e ebulição da água:

Ponto de fusão da água = 100°C

Ponto de ebulição da água = 0°C

Porém, os valores atribuídos para os pontos de fusão e ebulição foram reorganizados por alguns criadores dos termômetros, como os suecos Carolus Linnaeus e Daniel Ekström, da seguinte forma:

Ponto de fusão da água = 0°C

Ponto de ebulição da água = 100°C

Esses valores são utilizados até os dias atuais. Vale ressaltar que a escala Celsius é utilizada hoje em quase todos os países.

Escala Fahrenheit

A escala Fahrenheit foi desenvolvida pelo físico e engenheiro Gabriel Fahrenheit, no ano de 1724, após obter conhecimento sobre a construção de termômetros de mercúrio.

Na sua escala, Fahrenheit utilizou como referência os valores dos pontos de fusão e ebulição da água, para os quais ele adotou os seguintes valores:

Ponto de fusão da água = 32°C

Ponto de ebulição da água = 212°C

Como temos 180 intervalos entre as temperaturas 32 e 212, a escala Fahrenheit não é considerada centígrado, como é a escala Celsius.

Trata-se de uma escala que foi muito utilizada nas colônias britânicas, sendo muito utilizada hoje em países como Inglaterra e Estados Unidos.

Escala Kelvin 

A escala Kelvin foi proposta em 1864 pelo físico e engenheiro irlandês William Thomson, o qual também era conhecido como Lord Kelvin. Ele acreditava que era necessária uma escala termométrica que pudesse atribuir a um material uma total ausência de movimentação de suas partículas, o que ele chamou de zero absoluto.

Assim, para Lord Kelvin, sua escala não poderia apresentar valores negativos para a temperatura. Assim como Celsius e Fahrenheit, ele utilizou como referência os seguintes pontos de fusão e ebulição da água:

Ponto de fusão da água = 273 K

Ponto de ebulição da água = 373 K

Hoje, Kelvin é a escala termométrica adotada pelo Sistema Internacional.

Escalas termométricas: Kelvin, Fahrenheit e Celsius.

Conversão entre escalas

Como as três escalas termométricas são utilizadas em lugares diferentes, é interessante saber a forma de converter uma em outra. Para isso, basta utilizar a seguinte relação:

Tc = Tf-32 = Tk-273
 5        9           5    

Tc = Temperatura em graus Celsius

Tf = Temperatura em graus Fahrenheit

Tk = Temperatura Kelvin

Dessa forma:

Para transformar Celsius para Kelvin:

Tk = Tc + 273

Para transformar Kelvin para Celsius:

Tc = Tk-273

Para transformar Celsius para Fahrenheit ou Fahrenheit para Celsius:

Tc = Tf-32

 5        9  

Para transformar Kelvin para Fahrenheit ou Fahrenheit para Kelvin:

Tf-32 = Tk-273

   9           5   

Exemplo 01: Transformar 150 K para a escala Celsius

Para transformar a temperatura 150K para graus Celsius, basta utilizar a expressão:

Tc = Tk - 273

Tc = 150 – 273

Tc = - 123°C

Exemplo 02: Transformar 75°F para a escala Celsius:

Para transformar a temperatura 75°F para graus Celsius, basta utilizar a expressão:

Tc = Tf-32
 5        9   

Tc = 75-32
 5        9   

9.Tc = 5.43

9Tc = 215

Tc = 215
         9 

Tc = 23,88°C


Segue abaixo, uma vídeo aula sobre Escalas Termométricas.