Termometria

O estudo dos fenômenos térmicos como o aquecimento, o resfriamento e a dilatação, bem como a energia térmica, chama-se Termologia. Dentro deste ramo, a termometria diz respeito à ciência das medições de temperatura.

A importância da termometria, de forma geral, está no estabelecimento de padrões objetivos de medidas, pois as noções de quente e frio, por exemplo, são relativas e, deste modo, a temperatura contribui para o conhecimento exato deste aspecto em determinado corpo.

Mas o que é temperatura?

Antes de entrar mais a fundo nas questões de medições, é importante que se entenda o que a Física compreende como temperatura, grandeza que norteia os estudos térmicos.

A temperatura está associada ao grau de agitação ou movimento molecular de um sistema. Quanto maior for a movimentação das partículas de um corpo, maior será o calor presente nele e, por consequência, o contrário é que, quanto menos movimento, menor será o aquecimento e a temperatura.

A movimentação das moléculas ocorre por meio da dilatação térmica, ou seja, a vibração faz com que elas se afastem, caracterizando assim o aquecimento do corpo. Já a contração é o processo inverso, quando ocorre o resfriamento.

Deste modo, uma substância altera seu estado físico de acordo com as vibrações moleculares, havendo três principais definidos:

• Estado sólido: As moléculas se encontram bem próximas devido à força de coesão entre elas, embora a vibração não cesse. Neste estado a matéria possui formato regular e volume invariável. Exemplo: uma barra de ferro – permanece do mesmo formato independente do ambiente em que esteja.
• Estado líquido: As moléculas estão mais livres e com força de coesão mais fraca, fazendo com que a vibração seja maior. O volume da matéria é o mesmo, mas o formato varia de acordo com o ambiente. Exemplo: água em uma jarra – se molda ao formato da jarra e se colocada em um copo adquire a forma do mesmo.
• Estado gasoso: As moléculas estão muito separadas entre si e a força de coesão entre elas é mínima, quase inexistente. Não há volume e nem forma definidos. Exemplo: Vapor.

Os estados físicos podem variar de acordo com o contato direto com o ambiente ou outras matérias, devido à troca de calor (que é uma forma de energia térmica transferida para outro corpo de menor energia).

Assim, há a seguinte relação de troca de estados: sólido < líquido < gasoso. É possível obter também o equilíbrio térmico, ou seja, quando dois corpos estão inicialmente em temperaturas distintas e, ao entrarem em contato, igualam essa diferença e permanecem na mesma temperatura.

Termômetro e as Escalas Termométricas

É difícil pensar em termometria e não se lembrar do termômetro, que é uma ferramenta desenvolvida para possibilitar a mensuração da temperatura de um corpo.

O aparelho funciona quando colocado em contato com a matéria até que se atinja o equilíbrio térmico entre eles, podendo determinar desse modo que o valor fornecido pelo termômetro corresponde à temperatura apresentada pela matéria.

A estrutura de um termômetro consiste em um bulbo, no qual contém a substância termométrica (que deve possuir dilatação regular. De modo geral o mercúrio é utilizado para esse fim, bem como o álcool) e o capilar, onde está a escala termométrica.

Porém, existem outros tipos de aparelhos, como os eletrônicos, os que fazem uso de lâminas bimetálicas, termopares, etc., sendo que a função é a mesma: por meio da dilatação ou variações de calor identificar a temperatura.

Para chegar ao valor, os termômetros seguem Escalas Termométricas, criadas de acordo com referenciais dos valores dos pontos de fusão e ebulição da água. Atualmente a termologia utiliza três principais escalas que contribuem para a padronização estudada pela termometria:

• Celsius: Possui esse nome por causa de seu criador, o astrônomo sueco Anders Celsius, que a desenvolveu em 1742. É a escala utilizada em quase todos os países. Celsius determinou que o ponto de fusão da água é 0 ºC e o de ebulição 100 ºC, havendo, portanto, cem partes iguais, por isso trata-se de uma medição centígrada.
• Fahrenheit: Criada pelo físico e engenheiro Daniel Gabriel Fahrenheit, que desenvolveu especial interesse pela criação de termômetros de mercúrio em 1724. Seu método de análise consistiu em colocar um termômetro em uma mistura de água e gelo e obteve o valor 32, em seguida mediu a água fervendo e obteve o valor de 212.Portanto, para Fahrenheit, a fusão da água acontece aos 32 ºF e a ebulição aos 212 ºF. Não é uma escala centígrada e atualmente é utilizada na Inglaterra e nos Estados Unidos.
• Kelvin: Proposta pelo físico irlandês William Thomson, conhecido como Lord Kelvin, em 1864. Ao contrário de Celsius e Fahrenheit, Thomson buscava uma medição que não pudesse apresentar valores negativos, mas sim encontrar a total ausência de movimentação molecular, à qual nomeou de zero absoluto. Atribuiu, portanto, como ponto de fusão o valor de 273 K e de ebulição 373 K.