Termometria

Por Thiago Trigo
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 definidos (sólido, líquido, gás). Na realidade existem autores que consideram a existência de mais 3 ou 4 estados físicos  que são pouco estudados no meio acadêmico . São eles; Plasma, Condensado de Bose-Einstein e o Gás Fermiônico. Sabendo disso iremos definir os 3 principais estados físicos de uma substância apontando suas principais “características”.

  • 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. Suas moléculas estão mais “livres” em relação ao estado sólido.
  • 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.

Vide figura abaixo:

Os três estados da matéria. Ilustração: snapgalleria / Shutterstock.com [adaptado]

Os três estados da matéria. Ilustração: snapgalleria / Shutterstock.com [adaptado]

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. Vale ressaltar que a sensação térmica é uma forma de medição imprecisa da temperatura.

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

T sólido < Tlíquido< T gasoso

Uma vez que as moléculas dos gases estão mais “agitadas” em relação aos outros estados físicos.

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. Um termômetro é composto por uma haste metálica e um bulbo (que contém a substância termométrica). Os termômetros mais comuns são os clínicos, na qual  o mercúrio é a substância termométrica.

Graduação de um Termômetro

A graduação de um termômetro  consiste basicamente na determinação dos chamados  pontos fixos .Os pontos fixos  servem como referência para medida de todos os outros valores de temperatura. Essa graduação é feita a partir de uma substância pura, no caso a água a uma pressão de 1atm(atmosfera). O primeiro ponto fixo é obtido mergulhando-se o termômetro em um recipiente que contenha gelo em fusão. Já o segundo ponto fixo é determinado mergulhando-se  o termômetro em um recipiente que contenha água em ebulição.

  • 1º Ponto fixo =Ponto de Fusão do Gelo (corresponde a 0 ºC a um 1 atm)
  • 2º Ponto Fixo = Ponto de Ebulição da água (corresponde a 100 ºC a um 1 atm)

Lembrarmos que a pressão varia proporcionalmente a temperatura, somente, podemos dizer que a água pura satura (vaporiza) a 100ºC a uma dada pressão  correspondente a 1 atm.

Definidos os pontos fixos da água na escala Celsius, destacamos 2 escalas importantes de temperatura; Fahrenheit e Kelvin.

Escala Fahrenheit ( Utilizada em países de língua inglesa)

  • 1º ponto Fixo: 32
  • 2º ponto Fixo: 212

Escala Kelvin (é a  escala de temperatura do SI)

  • 1º ponto Fixo: 273
  • 2º ponto Fixo: 373

A partir dos respectivos valores dos pontos fixos de cada escala podemos relacionar essas escalas de modo a obter uma equação que converta uma temperatura em uma dada escala para outra escala. Vejamos:

Escalas termométricas: Kelvin, Fahrenheit e Celsius. Ilustração: Designua / Shutterstock.com

Escalas termométricas: Kelvin, Fahrenheit e Celsius. Ilustração: Designua / Shutterstock.com

 

Por Interpolação obtemos a equação

C/5 = F-32/9 = K-273/5

Vale destacar que o zero absoluto é um valor teórico obtido experimentalmente que indica a “paralisação /morte da matéria” cujo valor é 0K.

Referências Bibliográficas:
Apostila Beta Concursos
Uno sistema de ensino- Wilson Carron e Osvaldo Guimarães
Física Básica Volume Único- Nicolau e Toledo