Termometria

Q: O que é termometria?

A termometria é a área da Física, mais especificamente da Física térmica, em que se estuda a medição da temperatura de uma amostra isolada ou de um sistema de partículas . Para essa finalidade, é necessário o uso de termômetros como instrumentos de medidas e a adoção de uma de determinada escala termométrica para construir um parâmetro de comparação entre as leituras de temperatura.

Termometria é a área da Física, mais especificamente da Física térmica, em que se estuda de forma qualitativa e quantitativa a variação da temperatura de uma amostra. Para isso, é necessário que se construa uma escala termométrica — um intervalo entre as temperaturas de fusão e ebulição da água. Com esse padrão, é possível fazer qualquer conversão entre escalas diferentes de temperatura.

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A termometria se difere da termologia em seus pontos de estudo, pois esta se concentra nos fenômenos físicos relacionados ao calor. A termometria é uma importante frente de conhecimento em diversas áreas, tais como medicina, engenharia e meteorologia.

Resumo sobre termometria

Termometria é a área da Física que estuda a medição da temperatura de um corpo ou sistema.
Os principais objetos de estudo da termometria são grandezas físicas que dependem da variação de temperatura, como escalas termométricas e suas conversões.
As principais fórmulas da termometria são as transformações de escalas termométricas.
As principais escalas termométricas são: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
Enquanto a termometria é a área da Física dedicada ao estudo da variação de temperatura, a termologia, como uma área de estudos, aborda os principais fenômenos físicos associados ao calor.
A termometria é importante em diversas áreas tecnológicas, tais como medicina e engenharia.

O que é termometria?

Termômetro, instrumento de medida para estudar variação de temperatura muito usado na Termometria. [imagem_principal] — O termômetro é um instrumento de medida para estudar variação de temperatura.

A termometria é a área da Física, mais especificamente da Física térmica, em que se estuda a medição da temperatura de uma amostra isolada ou de um sistema de partículas. Para essa finalidade, é necessário o uso de termômetros como instrumentos de medidas e a adoção de uma de determinada escala termométrica para construir um parâmetro de comparação entre as leituras de temperatura.

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O que a termometria estuda?

A termometria, de uma maneira bem específica, estuda:

Temperatura: o conceito fundamental de temperatura, relacionado ao nível de energia cinética das moléculas, e suas variações.

Propriedades termométricas: determinadas grandezas relacionadas, direta ou indiretamente, à variação de temperatura.

Instrumentos de medidas: o estudo de diversos tipos de termômetros, principais instrumentos para determinar a variação de temperatura.

Escalas termométricas: escalas com pontos estabelecidos nas temperaturas em que a água congela e evapora, que podem ser convertidas entre outras escalas.

Fórmulas de termometria

→ Conversão entre a escala Celsius (C) (°C) e Fahrenheit (F) (°F)

\(\frac{F - 32}{9} = \frac{C - 5}{5}\)

→ Conversão entre a escala Celsius (C) (°C) e Kelvin (K) (K)

\(C=K+273\)

→ Conversão entre a escala Kelvin (K) (K) e Fahrenheit (F) (°F)

\(\frac{K - 273}{5} = \frac{F - 32}{9} \)

Escalas termométricas

Escalas termométricas são sistemas numéricos que permitem representar a temperatura de um corpo, estando sempre associadas a um termômetro. Toda escala tem dois pontos fixos que devem ser imutáveis: o ponto de gelo (solidificação) e o ponto de vapor (ebulição). Entre esses dois pontos, é possível estabelecer qualquer intervalo de temperatura.

Para comparar duas escalas qualquer, é possível apenas comparar dois intervalos distintos: a variação entre um valor qualquer e o ponto de gelo (PG) e a variação do ponto de gelo (PG) e o ponto de vapor (PV).

Variação de temperatura em uma escala termométrica X, um aspecto ligado à termometria. — Variação de temperatura em uma escala termométrica X.

Existem diversas escalas termométricas na termometria, inclusive todas podem ser relacionadas entre si em exercícios de conversão. Porém existem três delas que são frequentemente usadas em contextos específicos: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

Celsius: frequentemente utilizada em países que adotam o sistema métrico, tem uma variação centígrada. Seu ponto de gelo é marcado em 0 °C e seu ponto de vapor em 100 °C. Dessa forma, sua escala é dividida em cem partes iguais. Foi criada por Ander Celsius, no século XVIII, e é usada principalmente em termômetros para uso rotineiro e cotidiano.

Fahrenheit: britânica, é usada principalmente em poucos países de língua inglesa. Foi proposta por Daniel Gabriel Fahrenheit no século XVIII, tem ponto de gelo em 32 °F e seu ponto de vapor em 212 °F. É uma escala usada de forma cotidiana em termômetros.

Kelvin: também conhecida como escala absoluta, nela o zero absoluto (0 K) representa a ausência de movimento molecular em qualquer nível. Também é uma escala centígrada, em que, para o ponto de gelo, usa-se o 273 K e, para o ponto de vapor, o 373 K. É a escala adotada pelo Sistema Internacional de Medidas (SI), usada como referência em trabalhos científicos.

Confira também: Escalas termométricas — mais detalhes sobre as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin

Qual a importância da termometria?

É possível destacar a importância da termometria nas seguintes áreas:

controle de processos industriais, como fundição e refrigeração;
essencial na medicina para aferir a temperatura corporal em diversos contextos;
controle no superaquecimento de motores e sistemas elétricos;
fundamental na meteorologia, na pesquisa por técnicas avançadas de medição da temperatura e sensação térmica.

Termometria X termologia

A termometria, enquanto área da ciência, concentra-se na mediação e no estudo da variação de temperatura. A termologia é uma área muito mais ampla e contempla diversos fenômenos associados ao calor como energia em trânsito. Por exemplo: mudanças de estado físico, trocas de calor, dilatação térmica e transmissão de calor.

Acesse também: Termologia — mais detalhes sobre a área da Física que estuda os fenômenos térmicos

Exercícios resolvidos sobre termometria

Questão 1

(Uerj) No gráfico, está indicada a variação da média da temperatura global ao longo do século XX e início do século XXI.

Gráfico mostrando a média da temperatura global da superfície da Terra e da atmosfera em exercício da Uerj sobre Termometria.

Entre as décadas de 1901-1910 e de 2001-2010, a variação da média da temperatura global, em graus Fahrenheit, foi aproximadamente de:

A) 0,96.

B) 1,32.

C) 1,58.

D) 1,74.

Resolução:

Alternativa C.

Variação média das temperaturas das décadas 1901-1910 e 2001-2010 em Fahrenheit:

\(\frac{\theta_C}{5} = \frac{\theta_F - 32}{9} \\ \frac{13{,}59}{5} = \frac{\theta_F^i - 32}{9} \Rightarrow \theta_F^i = 56{,}462\,^\circ\mathrm{F} \\ \frac{14{,}47}{5} = \frac{\theta_F^f - 32}{9} \Rightarrow \theta_F^f = 58{,}046\,^\circ\mathrm{F}\)

Portanto, a variação total em Fahrenheit foi de:

\(58{,}046\,^\circ\mathrm{F} - 56{,}462\,^\circ\mathrm{F} = 1{,}584\,^\circ\mathrm{F} \cong 1{,}58\,^\circ\mathrm{F}\)

Questão 2

(Uerj) A temperatura de ebulição dos líquidos está associada à altitude. Admita que, na altitude de 9.000 m, a água entre em ebulição a 70 °C.

Com um termômetro graduado na escala Fahrenheit, o valor obtido da temperatura de ebulição da água será igual a:

A) 86

B) 94

C) 112

D) 158

Resolução:

Alternativa D.

A conversão entre as escalas de Celsius e Fahrenheit é dada por:

\(\frac{\theta_C}{5} = \frac{\theta_F - 32}{9}\)

Logo:

\(\frac{70}{5} = \frac{\theta_F - 32}{9}\)

\(5θ_F-160=630 \)

\(5θ_F=790\)

\(\therefore\ \theta_F = 158\,^\circ\mathrm{F} \)

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl (colab.). Fundamentos de física: gravitação, ondas e termodinâmica, volume 2. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2016.

HEWITT, P. G. Física conceitual. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.

Escrito por: Thiago Tavares da Costa Thiago Tavares da Costa, além de gostar muito de café e Senhor dos Anéis, é professor de Física da Secretaria de Estado de Educação do Rio de Janeiro. Formado em licenciatura pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) e mestre em História e Filosofia da Ciência pelo CEFET-RJ.