Efeitos do Calor

Efeitos do Calor

Quando um corpo recebe calor, suas moléculas se movem com maior intensidade, aumentando a separação entre elas, isto é, aumenta seu comprimento, sua superfície ou seu volume, conforme as dimensões que nos fixarmos. Esse efeito chama-se dilatação térmica. A contração térmica, ao contrário da dilatação, se produz com a perda de calor. Sob a ação de calor constante, o corpo passará do estado sólido ao líquido e deste para o de vapor, tal como ocorre com a água. Os fenômenos de passagem de um estado a outro recebem o nome de mudanças de estado. Para que uma substância passe de sólida a líquida (fusão), de líquida a vapor (vaporização) ou de sólida a vapor (sublimação) é necessária a absorção de calor. Portanto, são processos endotérmicos. Os fenômenos contrários, que se produzem com a perda de calor, são a passagem de vapor a líquido (condensação ou liquefação), de vapor a sólido (sublimação) e de líquido a sólido (solidificação), e são denominados processos exotérmicos. Neste gráfico, encontramos várias mudanças de estado

TERMÔMETROS

TERMÔMETROS

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A palavra termômetro origina-se do grego thermo que significa quente e metro que significa medida. Assim, termômetro é definido como o instrumento que mede temperatura.

A construção de um termômetro está baseada no uso de alguma grandeza física que depende da temperatura, como o volume de um gás mantido a pressão constante, o volume de um corpo e a resistência elétrica de condutores metálicos entre outras grandezas.

Para a medida da temperatura de um corpo com um termômetro, é preciso esperar o equilíbrio térmico, isto é, quando em contato com o corpo, precisamos esperar alguns minutos para que o termômetro e o corpo estejam a mesma temperatura, e assim, podernos medir seu valor.

Contudo, é preciso cuidar de escolher termômetros próprios para que se consiga atingir os objetivos, pois a massa do termômetro deve ser bem menor que a massa do objeto cuja temperatura queremos medir, caso contrário o termômetro poderá alterar a temperatura do corpo, como por exemplo, um termômetro comum e uma gota de água.
Vejamos alguns tipos:

Clínico | Cristal Líquido | À álcool | Máxima e Mínima | A gás | Radiação | Pirômetro Óptico | Lâmina Bimetálica | Digital | Termopar| Calibração de um termômetro

O tipo de termômetro mais comum é o termômetro clínico utilizado na medição da temperatura do corpo humano. Esse termômetro utiliza a dilatação de líquidos, principalmente o mercúrio. São construídos para medir temperaturas entre 34^oC e 43^oC que são consideradas temperaturas críticas, pois a temperatura considerada normal de nosso corpo é 36,5^oC.

Apresenta um tubo capilar com um estrangulamento na base, junto ao bulbo, o que permite a passagem do mercúrio quando sofre a dilatação, mas que impede o seu retorno quando se contrai, por isso este termômetro continua indicando a temperatura do corpo mesmo sem contato com o corpo e por um longo intervalo de tempo mesmo que o termômetro seja levado a um local com temperatura mais baixa. Para que o líquido termométrico volte à posição inicial no interior do bulbo, é necessário sacudi-lo rapidamente.

Mais moderno que o termômetro clínico comum são os termômetros de cristal líquido também utilizados para a medida da temperatura do corpo humano. São pequenas faixas plásticas transparentes com pequenos retângulos que contêm um cristal líquido que entram em contato com o corpo e, conforme o valor da temperatura, o cristal no seu interior, muda de cor. Porém, os especialistas dizem que não são muito confiáveis.

Da mesma forma que o clínico, há o termômetro a álcool, normalmente utilizado em laboratório de ciências, pois possui escala entre -10^oC e 150^oC. É também usado em residências, para verificar a temperatura ambiente.

Alguns termômetros desse tipo utilizam corantes vermelhos, possuindo um custo mais baixo que o de mercúrio, e além disso, são menos prejudiciais a nossa saúde, pois o mercúrio é um metal tóxico e um de seus efeitos colaterais é a doença renal.

Há os termômetros de máxima e mínima que, como o próprio nome sugere, indicam a temperatura mais alta e a mais baixa atingida pelo termômetro em um certo intervalo de tempo. São termômetros utilizados em meteorologia, sendo que, com uma única leitura, pode-se determinar a temperatura máxima e mínima atingida desde a última vez que o termômetro foi ajustado de modo que a temperatura máxima e mínima viessem a coincidir entre si e com a temperatura ambiente.

A coluna de mercúrio apresenta o formato da letra "U" e em suas extremidades há dois bulbos: um totalmete preenchido por álcool e o outro só parcialmente.

Nos extremos das colunas de mercúrio há dois flutuadores de ferro esmaltado que são os índices das temperaturas, pois sobem quando o mercúrio se dilata, mas que ficam presos ao tubo capilar quando o mercúrio se contrai devido ao atrito com a parede do tubo e só retornam a posição original com o auxílio de um ímã.

Quando a temperatura aumenta o álcool se dilata e passa livremente pelo flutuador fazendo com que o mercúrio se expanda levando o flutuador a correspondente temperatura - a máxima. Quando a temperatura diminui o álcool se contrai e leva o mercúrio e, conseqüentemente, o outro flutuador que registra a menor temperatura - a mínima.

Os termômetros a gás medem a temperatura através da leitura da pressão do gás mantido a volume constante. Pode ser graduado fazendo com que cada volume corresponda a um valor de temperatura na escala Celsius, por exemplo.

São utilizados para a medida de baixas temperaturas, usando-se o gás hélio, cuja temperatura de condensação, sob pressão atmosféria, é de aproximadamente -269^oC.

Atualmente são utilizados os termômetros de radiação que atuam a grandes distâncias, isto é, sem contato com o objeto. São usados nos satélites meteorológicos para a obtenção da temperatura na atmosfera e na superfície da Terra e podem medir temperaturas entre -50^oC e 3000^oC.

Pode ser utilizado para a medida de temperatura de qualquer sistema que emite radiação eletromagnética na forma de luz visível ou radiação infravermelha, assim como a radiação de corpo negro. Um exemplo de termômetro desse tipo é o pirômetro óptico.

Através da radiação infravermelha, pode-se fazer a imagem da distribuição de temperatura do corpo humano localizando infecções, ou detectar problemas com a rede elétrica encontrando os pontos onde os fios estão mais quentes.

Também são usados em equipamentos de visão noturna sendo possível identificar pessoas, animais e até vegetais mais quentes que outros em uma floresta. A essa técnica dá-se o nome de termografia.

Para altas temperaturas utiliza-se o termômetro conhecido por pirômetro óptico que é utilizado para a medida de temperaturas de metais incandescentes, fornalhas ou estrelas, pois pode ser usado à distância e pode medir temperaturas acima do ponto de fusão dos materiais que o constituem.

O pirômetro óptico é formado por um telescópio que contém um filtro, uma ocular e uma lâmpada. Através do telescópio é possível observar o filamento da lâmpada e comparar com a cor emitida pelo sistema que estamos medindo. Isto só é possível porque o filamento da lâmpada está ligado a uma bateria, a um amperímetro e a um reostato que permite variar a corrente elétrica através do filamento e, portanto, sua luminosidade até igualá-la a do sistema e assim teremos o valor da temperatura que está associada a valores da corrente elétrica.

Há ainda o termômetro de lâmina bimetálica que é constituído por duas lâminas de metais diferentes soldadas uma com a outra e que, quando aquecidas, dilatam-se. Como os metais são diferentes, com a variação de temperatura, um se dilata mais que o outro o que provoca um encurvamento da lâmina. Há também os que tem forma de espiral com uma extremidade fixa e a outra livre, com um ponteiro que gira com o aquecimento indicando a temperatura em um mostrador.

Termômetros desse tipo funcionam entre temperaturas de -5^oC e 300^oC e são utilizados no controle de temperatura de fornos, ferros elétricos e saunas.

Existem ainda os termômetros digitais baseados em propriedades elétricas ou eletrônicas. Podem ser encontrados em relógios de pulso e em equipamentos eletrônicos como computadores.

A medida da temperatura é feita através da variação de suas características elétricas. Os mais comuns utilizam um resistor que faz parte de um circuito elétrico que aciona o indicador de temperatura de acordo com o valor da resistência.

O controle da temperatura e sua medida também são realizadas através dos dispositivos denominados termopares que são usados em painéis de automóveis para a indicação da temperatura do motor. Geralmente há uma lâmpada que acende quando há superaquecimento. Podem medir até 1800^oC, sendo também utilizados na indústria, na medida da temperatura de fornos de fundição de metais e vidros.

O sensor de um termopar ou par termoelétrico é composto por dois fios de metais diferentes soldados nas extremidades e, quando aquecidos, produzem uma corrente elétrica que depende da temperatura assim como no pirômetro óptico.