Termômetro - Thermometer

Termômetro de mercúrio ( termômetro de mercúrio em vidro) para medição da temperatura ambiente.

Um termômetro é um dispositivo que mede a temperatura ou um gradiente de temperatura (o grau de calor ou frio de um objeto). Um termômetro tem dois elementos importantes: (1) um sensor de temperatura (por exemplo, o bulbo de um termômetro de mercúrio em vidro ou o sensor pirométrico em um termômetro infravermelho ) no qual ocorre alguma mudança com a mudança de temperatura; e (2) alguns meios de converter essa mudança em um valor numérico (por exemplo, a escala visível marcada em um termômetro de mercúrio em vidro ou a leitura digital em um modelo infravermelho). Os termômetros são amplamente usados ​​na tecnologia e na indústria para monitorar processos, em meteorologia , na medicina e em pesquisas científicas.

Alguns dos princípios do termômetro eram conhecidos pelos filósofos gregos de dois mil anos atrás. Como Henry Carrington Bolton (1900) observou, o "desenvolvimento do termômetro de um brinquedo bruto para um instrumento de precisão ocupou mais de um século, e sua história inicial está repleta de afirmações errôneas que foram reiteradas com tal dogmatismo que receberam o falso carimbo de autoridade. " O médico italiano Santorio Santorio ( Sanctorius, 1561-1636) é comumente creditado com a invenção do primeiro termômetro, mas sua padronização foi concluída ao longo dos séculos XVII e XVIII. Nas primeiras décadas do século 18 na República Holandesa , Daniel Gabriel Fahrenheit fez duas descobertas revolucionárias na história da termometria . Ele inventou o termômetro de mercúrio em vidro (primeiro termômetro prático, preciso e amplamente utilizado) e a escala Fahrenheit (a primeira escala padronizada de temperatura a ser amplamente utilizada).

História

Um termômetro infravermelho é uma espécie de pirômetro ( bolômetro ).

Embora um termômetro individual seja capaz de medir graus de calor, as leituras em dois termômetros não podem ser comparadas, a menos que estejam em conformidade com uma escala acordada. Hoje existe uma escala de temperatura termodinâmica absoluta . Escalas de temperatura internacionalmente acordadas são projetadas para se aproximar disso, com base em pontos fixos e termômetros de interpolação. A escala oficial de temperatura mais recente é a Escala Internacional de Temperatura de 1990 . Estende-se de 0,65  K (−272,5 ° C; −458,5 ° F) a aproximadamente 1.358 K (1.085 ° C; 1.985 ° F).

Termômetro com unidades Fahrenheit (símbolo ° F) e Celsius (símbolo ° C).

Desenvolvimentos iniciais

Termômetros de cinquenta graus de meados do século 17 em exibição no Museo Galileo com pontos pretos representando graus únicos e brancos representando incrementos de 10 graus; usado para medir temperaturas atmosféricas

Vários autores atribuíram a invenção do termômetro ao Herói de Alexandria . O termômetro não foi uma invenção única, mas um desenvolvimento . O herói de Alexandria (10-70 DC) sabia do princípio de que certas substâncias, notadamente o ar, se expandem e se contraem e descreveu uma demonstração na qual um tubo fechado parcialmente cheio de ar terminava em um recipiente com água. A expansão e contração do ar faziam com que a posição da interface água / ar se movesse ao longo do tubo.

Esse mecanismo foi posteriormente usado para mostrar o calor e o frio do ar com um tubo no qual o nível da água é controlado pela expansão e contração do gás. Esses dispositivos foram desenvolvidos por vários cientistas europeus nos séculos 16 e 17, principalmente Galileo Galilei e Santorio Santorio . Como resultado, os dispositivos mostraram produzir esse efeito de maneira confiável, e o termo termoscópio foi adotado porque refletia as mudanças no calor sensível (o conceito moderno de temperatura ainda estava por surgir). A diferença entre um termoscópio e um termômetro é que o último possui uma escala. Embora muitas vezes se diga que Galileu foi o inventor do termômetro, não há nenhum documento sobrevivente de que ele realmente tenha produzido tal instrumento.

O primeiro diagrama claro de um termoscópio foi publicado em 1617 por Giuseppe Biancani (1566 - 1624): o primeiro mostrando uma escala e, portanto, constituindo um termômetro foi Santorio Santorio em 1625. Este era um tubo vertical, fechado por uma lâmpada de ar no topo, com a extremidade inferior abrindo em um recipiente de água. O nível de água no tubo é controlado pela expansão e contração do ar, então é o que hoje chamaríamos de termômetro de ar.

A palavra termômetro (em sua forma francesa) apareceu pela primeira vez em 1624 em La Récréation Mathématique por J. Leurechon, que descreve um com uma escala de 8 graus. A palavra vem das palavras gregas θερμός , thermos , que significa "quente" e μέτρον, metron , que significa "medida".

Os instrumentos acima tinham a desvantagem de também serem barômetros , ou seja, sensíveis à pressão do ar. Em 1629, Joseph Solomon Delmedigo , um estudante de Galileu e Santorio em Pádua, publicou o que aparentemente é a primeira descrição e ilustração de um termômetro selado de líquido em vidro. É descrito como tendo uma lâmpada no fundo de um tubo selado parcialmente cheio de conhaque. O tubo tinha uma escala numerada. Delmedigo não afirmou ter inventado este instrumento. Ele também não nomeou ninguém como seu inventor. Por volta de 1654, Ferdinando II de 'Medici, Grão-duque da Toscana (1610-1670) produziu esse instrumento, o primeiro termômetro de estilo moderno, dependente da expansão de um líquido e independente da pressão do ar. Muitos outros cientistas experimentaram vários líquidos e designs de termômetros.

No entanto, cada inventor e cada termômetro era único - não havia uma escala padrão . Em 1665, Christiaan Huygens (1629-1695) sugeriu usar os pontos de fusão e ebulição da água como padrões e, em 1694, Carlo Renaldini (1615-1698) propôs usá-los como pontos fixos em uma escala universal. Em 1701, Isaac Newton (1642–1726 / 27) propôs uma escala de 12 graus entre o ponto de fusão do gelo e a temperatura corporal .

Era da termometria de precisão

Daniel Gabriel Fahrenheit , o criador da era da termometria de precisão . Ele inventou o termômetro de mercúrio em vidro (primeiro termômetro prático, preciso e amplamente utilizado) e a escala Fahrenheit (a primeira escala padronizada de temperatura a ser amplamente utilizada).
Um termômetro de máximo de mercúrio em vidro médico.

Em 1714, o cientista e inventor holandês Daniel Gabriel Fahrenheit inventou o primeiro termômetro confiável, usando mercúrio em vez de misturas de álcool e água . Em 1724, ele propôs uma escala de temperatura que agora (ligeiramente ajustada) leva seu nome . Ele pôde fazer isso porque fabricou termômetros, utilizando o mercúrio (que tem alto coeficiente de expansão ) pela primeira vez, e a qualidade de sua produção poderia proporcionar uma escala mais apurada e maior reprodutibilidade, levando à sua adoção generalizada. Em 1742, Anders Celsius (1701-1744) propôs uma escala com zero no ponto de ebulição e 100 graus no ponto de congelamento da água, embora a escala que agora leva seu nome os mostre o contrário. O entomologista francês René Antoine Ferchault de Réaumur inventou um termômetro de álcool e uma escala de temperatura em 1730, que acabou se revelando menos confiável do que o termômetro de mercúrio de Fahrenheit.

O primeiro médico a usar medições de termômetro na prática clínica foi Herman Boerhaave (1668–1738). Em 1866, Sir Thomas Clifford Allbutt (1836–1925) inventou um termômetro clínico que produzia uma leitura da temperatura corporal em cinco minutos, em vez de vinte. Em 1999, o Dr. Francesco Pompei, da Exergen Corporation, apresentou o primeiro termômetro de artéria temporal do mundo, um sensor de temperatura não invasivo que faz a varredura da testa em cerca de dois segundos e fornece uma temperatura corporal clinicamente precisa.

Registrando

Os termômetros tradicionais eram todos termômetros sem registro. Ou seja, o termômetro não manteve a leitura da temperatura após ser movido para um local com uma temperatura diferente. A determinação da temperatura de uma panela com líquido quente exigia que o usuário deixasse o termômetro no líquido quente até depois de lê-lo. Se o termômetro sem registro fosse removido do líquido quente, a temperatura indicada no termômetro imediatamente começaria a mudar para refletir a temperatura de suas novas condições (neste caso, a temperatura do ar). Os termômetros de registro são projetados para manter a temperatura indefinidamente, de forma que o termômetro possa ser retirado e lido posteriormente ou em um local mais conveniente. Os termômetros de registro mecânico mantêm a temperatura mais alta ou mais baixa registrada, até que sejam reconfigurados manualmente, por exemplo, sacudindo um termômetro de mercúrio em vidro ou até que uma temperatura ainda mais extrema seja experimentada. Termômetros de registro eletrônico podem ser projetados para lembrar a temperatura mais alta ou mais baixa, ou para lembrar qualquer temperatura que estava presente em um ponto específico no tempo.

Os termômetros usam cada vez mais meios eletrônicos para fornecer um display digital ou entrada para um computador.

Princípios físicos da termometria

Vários termômetros do século XIX.
Comparação das escalas Celsius e Fahrenheit

Os termômetros podem ser descritos como empíricos ou absolutos. Os termômetros absolutos são calibrados numericamente pela escala de temperatura absoluta termodinâmica. Os termômetros empíricos não estão, em geral, necessariamente em concordância exata com os termômetros absolutos quanto às suas leituras de escala numérica, mas para se qualificarem como termômetros, eles devem concordar com os termômetros absolutos e entre si da seguinte maneira: dados quaisquer dois corpos isolados em seus separados respectivos estados de equilíbrio termodinâmico, todos os termômetros concordam quanto a qual dos dois tem a temperatura mais alta, ou que os dois têm temperaturas iguais. Para quaisquer dois termômetros empíricos, isso não exige que a relação entre as leituras da escala numérica seja linear, mas exige que a relação seja estritamente monotônica . Este é um caráter fundamental da temperatura e dos termômetros.

Como costuma ser afirmado nos livros didáticos, isoladamente, a chamada " lei zero da termodinâmica " falha em fornecer essas informações, mas a declaração da lei zero da termodinâmica por James Serrin em 1977, embora matematicamente abstrata, é mais informativa para termometria: "Lei Zero - Existe uma linha topológica que serve como uma variedade de coordenadas do comportamento material. Os pontos da variedade são chamados de 'níveis de calor' e são chamados de 'variedade de calor universal'." A esta informação deve ser adicionada uma sensação de maior gostosura; esse sentido pode ser obtido, independentemente da calorimetria , da termodinâmica e das propriedades de materiais particulares, a partir da lei de deslocamento da radiação térmica de Wien : a temperatura de um banho de radiação térmica é proporcional , por uma constante universal, à frequência do máximo de seu espectro de frequência ; essa frequência é sempre positiva, mas pode ter valores que tendem a zero . Outra maneira de identificar condições mais quentes em oposição a condições mais frias é fornecida pelo princípio de Planck, que quando um processo de trabalho adiabático isocórico é o único meio de mudança de energia interna de um sistema fechado, o estado final do sistema nunca é mais frio do que o inicial Estado; exceto para mudanças de fase com calor latente, é mais quente do que o estado inicial.

Existem vários princípios sobre os quais os termômetros empíricos são construídos, conforme listado na seção deste artigo intitulada "Termômetros primários e secundários". Vários desses princípios são essencialmente baseados na relação constitutiva entre o estado de um material particular adequadamente selecionado e sua temperatura. Apenas alguns materiais são adequados para este fim, podendo ser considerados "materiais termométricos". A termometria radiométrica, em contraste, pode ser apenas ligeiramente dependente das relações constitutivas dos materiais. Em certo sentido, então, a termometria radiométrica pode ser considerada "universal". Isso ocorre porque se baseia principalmente em um caráter de universalidade de equilíbrio termodinâmico, que tem a propriedade universal de produzir radiação de corpo negro.

Materiais termométricos

Termômetros de haste bimetálica usados ​​para medir a temperatura do leite fervido
Termômetro bimetálico para cozinhar e assar em um forno

Existem vários tipos de termômetro empírico com base nas propriedades dos materiais.

Muitos termômetros empíricos dependem da relação constitutiva entre pressão, volume e temperatura de seu material termométrico. Por exemplo, o mercúrio se expande quando aquecido.

Se for usado por sua relação entre pressão e volume e temperatura, um material termométrico deve ter três propriedades:

(1) Seu aquecimento e resfriamento devem ser rápidos. Ou seja, quando uma quantidade de calor entra ou sai de um corpo do material, o material deve se expandir ou contrair até seu volume final ou atingir sua pressão final e deve atingir sua temperatura final praticamente sem demora; parte do calor que entra pode ser considerada uma mudança no volume do corpo em temperatura constante, e é chamado de calor latente de expansão em temperatura constante ; e o resto pode ser considerado uma mudança na temperatura do corpo em volume constante, e é chamado de calor específico em volume constante . Alguns materiais não possuem essa propriedade e demoram algum tempo para distribuir o calor entre a variação de temperatura e volume.

(2) Seu aquecimento e resfriamento devem ser reversíveis. Ou seja, o material deve ser capaz de ser aquecido e resfriado indefinidamente, muitas vezes pelo mesmo incremento e decréscimo de calor, e ainda assim retornar à sua pressão, volume e temperatura originais todas as vezes. Alguns plásticos não têm essa propriedade;

(3) Seu aquecimento e resfriamento devem ser monotônicos. Ou seja, em toda a faixa de temperatura para a qual se destina a funcionar,

(a) a uma dada pressão fixa,
ou (i) o volume aumenta quando a temperatura aumenta, ou então (ii) o volume diminui quando a temperatura aumenta;
mas não (i) para algumas temperaturas e (ii) para outras; ou
(b) em um determinado volume fixo,
ou (i) a pressão aumenta quando a temperatura aumenta, ou então (ii) a pressão diminui quando a temperatura aumenta;
mas não (i) para algumas temperaturas e (ii) para outras.

Em temperaturas em torno de 4 ° C, a água não tem a propriedade (3) e se comporta de maneira anômala a esse respeito; portanto, a água não pode ser usada como material para esse tipo de termometria em faixas de temperatura próximas a 4 ° C.

Os gases, por outro lado, têm todas as propriedades (1), (2) e (3) (a) (α) e (3) (b) (α). Conseqüentemente, eles são materiais termométricos adequados e, por isso, foram importantes no desenvolvimento da termometria.

Termometria de volume constante

De acordo com Preston (1894/1904), Regnault considerou insatisfatórios os termômetros de ar de pressão constante, porque precisavam de correções problemáticas. Portanto, ele construiu um termômetro de ar de volume constante. Os termômetros de volume constante não fornecem uma maneira de evitar o problema de comportamento anômalo como o da água a aproximadamente 4 ° C.

Termometria radiométrica

A lei de Planck descreve quantitativamente com muita precisão a densidade espectral de potência da radiação eletromagnética, dentro de uma cavidade de parede rígida em um corpo feito de material que é completamente opaco e pouco reflexivo, quando atingiu o equilíbrio termodinâmico, em função apenas da temperatura termodinâmica absoluta. Um orifício pequeno o suficiente na parede da cavidade emite radiação de corpo negro próxima o suficiente, da qual a radiância espectral pode ser medida com precisão. As paredes da cavidade, desde que sejam completamente opacas e pouco refletivas, podem ser de qualquer material indiferentemente. Isso fornece um termômetro absoluto bem reproduzível em uma ampla faixa de temperaturas, capaz de medir a temperatura absoluta de um corpo dentro da cavidade.

Termômetros primários e secundários

Um termômetro é chamado de primário ou secundário com base em como a quantidade física bruta que ele mede é mapeada para uma temperatura. Conforme resumido por Kauppinen et al., "Para termômetros primários, a propriedade medida da matéria é tão bem conhecida que a temperatura pode ser calculada sem quaisquer quantidades desconhecidas. Exemplos destes são termômetros baseados na equação de estado de um gás, na velocidade de som em um gás, na voltagem de ruído térmico ou corrente de um resistor elétrico, e na anisotropia angular da emissão de raios gama de certos núcleos radioativos em um campo magnético . "

Em contraste, "os termômetros secundários são mais amplamente usados ​​devido à sua conveniência. Além disso, eles costumam ser muito mais sensíveis do que os primários. Para os termômetros secundários, o conhecimento da propriedade medida não é suficiente para permitir o cálculo direto da temperatura. Eles devem ser calibrados contra um termômetro primário, pelo menos em uma temperatura ou em uma série de temperaturas fixas. Esses pontos fixos, por exemplo, pontos triplos e transições supercondutoras , ocorrem reproduzivelmente na mesma temperatura. "

Calibração

Os termômetros podem ser calibrados comparando-os com outros termômetros calibrados ou comparando-os com pontos fixos conhecidos na escala de temperatura. Os mais conhecidos desses pontos fixos são os pontos de fusão e ebulição da água pura. (Observe que o ponto de ebulição da água varia com a pressão, então isso deve ser controlado.)

A maneira tradicional de colocar uma escala em um termômetro de líquido em vidro ou líquido em metal era em três etapas:

  1. Mergulhe a porção sensora em uma mistura agitada de gelo puro e água à pressão atmosférica e marque o ponto indicado quando chegou ao equilíbrio térmico.
  2. Mergulhe a parte sensora em um banho de vapor na pressão atmosférica padrão e marque novamente o ponto indicado.
  3. Divida a distância entre essas marcas em partes iguais de acordo com a escala de temperatura que está sendo usada.

Outros pontos fixos usados ​​no passado são a temperatura corporal (de um homem adulto saudável) que foi originalmente usada por Fahrenheit como seu ponto fixo superior (96 ° F (35,6 ° C) para ser um número divisível por 12) e a temperatura mais baixa dado por uma mistura de sal e gelo, que era originalmente a definição de 0 ° F (-17,8 ° C). (Este é um exemplo de uma mistura Frigorífica .) Como a temperatura corporal varia, a escala Fahrenheit foi posteriormente alterada para usar um ponto fixo superior de água fervente a 212 ° F (100 ° C).

Estes foram agora substituídos pelos pontos definidores na Escala Internacional de Temperatura de 1990 , embora na prática o ponto de fusão da água seja mais comumente usado do que seu ponto triplo, sendo este último mais difícil de gerenciar e, portanto, restrito à medição padrão crítica. Hoje em dia, os fabricantes costumam usar um banho de termostato ou bloco sólido onde a temperatura é mantida constante em relação a um termômetro calibrado. Outros termômetros a serem calibrados são colocados no mesmo banho ou bloco e deixados entrar em equilíbrio, então a escala marcada, ou qualquer desvio da escala do instrumento registrado. Para muitos dispositivos modernos, a calibração indica algum valor a ser usado no processamento de um sinal eletrônico para convertê-lo em temperatura.

Precisão, exatidão e reprodutibilidade

A tampa do radiador " Boyce MotoMeter " em um automóvel Car-Nation de 1913 , usado para medir a temperatura do vapor nos carros dos anos 1910 e 1920.
Colunas separadas costumam ser um problema em termômetros de álcool e mercúrio e podem tornar a leitura de temperatura imprecisa.

A precisão ou resolução de um termômetro é simplesmente até que fração de grau é possível fazer uma leitura. Para trabalhos de alta temperatura, pode ser possível medir apenas com uma aproximação de 10 ° C ou mais. Termômetros clínicos e muitos termômetros eletrônicos são geralmente legíveis a 0,1 ° C. Instrumentos especiais podem fornecer leituras até um milésimo de grau. No entanto, esta precisão não significa que a leitura seja verdadeira ou precisa, apenas significa que alterações muito pequenas podem ser observadas.

Um termômetro calibrado para um ponto fixo conhecido é preciso (ou seja, fornece uma leitura verdadeira) naquele ponto. A maioria dos termômetros são originalmente calibrados para um termômetro de gás de volume constante . Entre os pontos de calibração fixos, a interpolação é usada, geralmente linear. Isso pode dar diferenças significativas entre os diferentes tipos de termômetro em pontos distantes dos pontos fixos. Por exemplo, a expansão do mercúrio em um termômetro de vidro é ligeiramente diferente da mudança na resistência de um termômetro de resistência de platina , então esses dois irão discordar ligeiramente em torno de 50 ° C. Pode haver outras causas devido a imperfeições no instrumento, por exemplo, em um termômetro de líquido em vidro se o tubo capilar variar em diâmetro.

Para muitos propósitos, a reprodutibilidade é importante. Ou seja, o mesmo termômetro fornece a mesma leitura para a mesma temperatura (ou a substituição ou vários termômetros fornecem a mesma leitura)? Medições de temperatura reproduzíveis significam que as comparações são válidas em experimentos científicos e os processos industriais são consistentes. Assim, se o mesmo tipo de termômetro for calibrado da mesma forma, suas leituras serão válidas mesmo que sejam ligeiramente imprecisas em comparação com a escala absoluta.

Um exemplo de termômetro de referência usado para verificar outros padrões industriais seria um termômetro de resistência de platina com display digital a 0,1 ° C (sua precisão), que foi calibrado em 5 pontos em relação aos padrões nacionais (−18, 0, 40, 70 , 100 ° C) e que é certificado com uma precisão de ± 0,2 ° C.

De acordo com os padrões britânicos , termômetros de líquido em vidro calibrados, usados ​​e mantidos corretamente podem atingir uma incerteza de medição de ± 0,01 ° C na faixa de 0 a 100 ° C, e uma incerteza maior fora desta faixa: ± 0,05 ° C até 200 ou até −40 ° C, ± 0,2 ° C até 450 ou até −80 ° C.

Métodos indiretos de medição de temperatura

Expansão térmica
Utilizando a propriedade de expansão térmica de várias fases da matéria .
Pares de metais sólidos com diferentes coeficientes de expansão podem ser usados ​​para termômetros mecânicos bimetálicos . Outro projeto que usa esse princípio é o termômetro de Breguet .
Alguns líquidos possuem coeficientes de expansão relativamente altos ao longo de uma faixa de temperatura útil, formando assim a base para um termômetro de álcool ou mercúrio . Projetos alternativos usando este princípio são o termômetro reversível e o termômetro diferencial Beckmann .
Tal como acontece com os líquidos, os gases também podem ser usados ​​para formar um termômetro de gás .
Pressão
Termômetro de pressão de vapor
Densidade
Termômetro galileo
Termocromismo
Alguns compostos exibem termocromismo em mudanças distintas de temperatura. Assim, ao ajustar as temperaturas de transição de fase para uma série de substâncias, a temperatura pode ser quantificada em incrementos discretos, uma forma de digitalização . Esta é a base para um termômetro de cristal líquido .
Termometria de borda de banda (BET)
A termometria de borda de banda (BET) tira proveito da dependência da temperatura do gap de materiais semicondutores para fornecer medições de temperatura óticas ( isto é, sem contato) muito precisas . Os sistemas BET requerem um sistema óptico especializado, bem como um software de análise de dados customizado.
Radiação de corpo negro
Todos os objetos acima do zero absoluto emitem radiação de corpo negro, cujo espectro é diretamente proporcional à temperatura. Esta propriedade é a base para um pirômetro ou termômetro infravermelho e termografia . Tem a vantagem de sensoriamento remoto de temperatura; não requer contato ou mesmo proximidade, ao contrário da maioria dos termômetros. Em temperaturas mais altas, a radiação do corpo negro torna-se visível e é descrita pela temperatura da cor . Por exemplo, um elemento de aquecimento brilhante ou uma aproximação da temperatura da superfície de uma estrela .
Fluorescência
Termometria de fósforo
Espectro de absorbância óptica
Termômetro óptico de fibra
Resistência elétrica
Termômetro de resistência que usa materiais como liga Balco
Termistor
Termômetro de bloqueio de Coulomb
Potencial elétrico
Os termopares são úteis em uma ampla faixa de temperatura, desde temperaturas criogênicas até mais de 1000 ° C, mas normalmente apresentam um erro de ± 0,5-1,5 ° C.
Sensores de temperatura de silício bandgap são comumente encontrados em circuitos integrados com ADC e interface como I 2 C que o acompanham . Normalmente, eles são especificados para trabalhar em cerca de -50 a 150 ° C com precisões na faixa de ± 0,25 a 1 ° C, mas podem ser melhorados por binning .
Ressonância elétrica
Termômetro de quartzo
Ressonância magnética nuclear
A mudança química depende da temperatura. Esta propriedade é usada para calibrar o termostato de sondas de NMR , geralmente usando metanol ou etilenoglicol . Isso pode ser potencialmente problemático para padrões internos que geralmente são considerados como tendo um deslocamento químico definido (por exemplo, 0 ppm para TMS ), mas na verdade exibem uma dependência da temperatura.
Suscetibilidade magnética
Acima da temperatura de Curie , a susceptibilidade magnética de um material paramagnético exibe uma dependência inversa da temperatura. Este fenômeno é a base de um criômetro magnético .

Formulários

Os termômetros utilizam uma variedade de efeitos físicos para medir a temperatura. Os sensores de temperatura são usados ​​em uma ampla variedade de aplicações científicas e de engenharia, especialmente sistemas de medição. Os sistemas de temperatura são principalmente elétricos ou mecânicos, ocasionalmente inseparáveis ​​do sistema que eles controlam (como no caso de um termômetro de mercúrio em vidro). Termômetros são usados ​​em estradas em climas frios para ajudar a determinar se existem condições de congelamento. Em ambientes internos , os termistores são usados ​​em sistemas de controle de clima, como condicionadores de ar , freezers, aquecedores , geladeiras e aquecedores de água . Os termômetros Galileo são usados ​​para medir a temperatura do ar interno, devido à sua faixa de medição limitada.

Esses termômetros de cristal líquido (que usam cristais líquidos termocrômicos ) também são usados ​​em anéis de humor e para medir a temperatura da água em tanques de peixes.

Os sensores de temperatura da grade de Fibra Bragg são usados ​​em instalações de energia nuclear para monitorar as temperaturas do núcleo do reator e evitar a possibilidade de derretimentos nucleares .

Nanotermometria

A nanotermometria é um campo de pesquisa emergente que trata do conhecimento da temperatura na escala submicrométrica. Os termômetros convencionais não podem medir a temperatura de um objeto menor do que um micrômetro , e novos métodos e materiais devem ser usados. Nanotermometria é usada em tais casos. Os nanotermômetros são classificados como termômetros luminescentes (se eles usam luz para medir a temperatura) e termômetros não luminescentes (sistemas onde as propriedades termométricas não estão diretamente relacionadas à luminescência).

Criômetro

Termômetros usados ​​especificamente para baixas temperaturas.

Médico

Várias técnicas termométricas foram usadas ao longo da história, como o termômetro Galileo para imagens térmicas. Termômetros médicos , como termômetros de mercúrio em vidro, termômetros infravermelhos, termômetros de comprimidos e termômetros de cristal líquido, são usados ​​em ambientes de saúde para determinar se os indivíduos têm febre ou hipotérmicos .

Alimentos e segurança alimentar

Os termômetros são importantes para a segurança alimentar , onde alimentos em temperaturas entre 41 e 135 ° F (5 e 57 ° C) podem estar sujeitos a níveis potencialmente prejudiciais de crescimento bacteriano após várias horas, o que pode levar a doenças transmitidas por alimentos . Isso inclui monitorar as temperaturas de refrigeração e manter as temperaturas nos alimentos servidos sob lâmpadas de calor ou em banhos de água quente. Os termômetros de cozimento são importantes para determinar se um alimento está devidamente cozido. Em particular , os termômetros de carne são usados ​​para auxiliar no cozimento da carne a uma temperatura interna segura, evitando o cozimento excessivo. Eles são comumente encontrados usando uma bobina bimetálica ou um termopar ou termistor com uma leitura digital. Termômetros doces são usados ​​para auxiliar na obtenção de um conteúdo específico de água em uma solução de açúcar com base em sua temperatura de ebulição.

De Meio Ambiente

Termômetros de álcool , termômetros infravermelhos , termômetros de mercúrio em vidro, termômetros de registro , termistores e termômetros de Six são usados ​​em meteorologia e climatologia em vários níveis da atmosfera e oceanos. Aeronaves usam termômetros e higrômetros para determinar se existem condições atmosféricas de congelamento ao longo de sua trajetória de vôo . Essas medições são usadas para inicializar modelos de previsão do tempo . Termômetros são usados ​​em estradas em climas frios para ajudar a determinar se existem condições de congelamento e em ambientes internos em sistemas de controle de clima.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Middleton, WEK (1966). Uma história do termômetro e seu uso na meteorologia . Baltimore: Johns Hopkins Press. Ed reimpresso. 2002, ISBN  0-8018-7153-0 .
  • História do Termômetro
  • [1] - Revisão recente sobre termometria em nanoescala

links externos