Construção didática de um termômetro.
Apresentação.
Você já deve ter observado que nem sempre podemos caracterizar o estado térmico de um objeto (quente, frio, morno etc.) através das sensações transmitidas pelos órgãos dos sentidos, pois estas dependem tanto do material de que é feito o objeto tocado, como das condições que precederam o contato com o nosso corpo --- é tradicional o experimento das três bacias com água, fria, morna e tépida. Para caracterizar de modo unívoco tais estados térmicos - o objeto da Termometria - é que fazemos 'medidas' de temperatura, utilizando termômetros.
Vários métodos e arranjos foram desenvolvidos para permitirem medições de temperaturas. Muitos deles são baseados sobre o efeito das variações de temperatura sobre matérias. Um dos dispositivos mais utilizados para medir a temperatura é o termômetro de mercúrio. Consiste num tubo de vidro contendo mercúrio ou mesmo um outro líquido (álcool colorido). O incremento da temperatura provoca a expansão do líquido, e a temperatura pode ser determinada medindo a variação de volume do líquido ou, com maior simplicidade, a altura que o líquido alcança na haste do termômetro. Tais termômetros normalmente são calibrados (e é nessa fase que nascem as escalas termométricas) e assim podem mostrar a temperatura, como dissemos, simplesmente observando o nível do líquido no termômetro. Um tipo de termômetro que não é muito prático, mas é importante de ponto de visto teórico, é o termômetro de gás a volume constante.
O termômetro que vamos construir nesta atividade também funcionará desse modo: o líquido ou gás nele contido se expande ou se contrai (genericamente, se dilata), quando aquecido ou resfriado.
Para relacionar a altura do líquido (ou gás) no tubo com a temperatura do corpo com o qual o termômetro entra em contato, deveremos calibrar o termômetro. Isso será feito a partir de dois pontos de referência: a temperatura do gelo em fusão ( 0ºC) e a do corpo humano que em condições normais, está a uma temperatura aproximada de 37ºC. Usando esses dois pontos de referência, você poderá construir a escala do termômetro e efetuar medidas de temperatura de outros corpos.
Termômetro didático.
O termômetro 'caseiro' que construiremos apresentará inconvenientes, no entanto, permitirá entender toda a técnica de construção de escalas termométricas, analisar as escolhas dos pontos fixos, fazer medidas aproximadas de temperatura e poderá ser usado durante um dia inteiro.
Material.
1 tubo de ensaio de 16 mm X 150 mm
1 tubo de vidro com aproximadamente 2 mm de diâmetro interno e 50 cm de comprimento
1 rolha com furo central de diâmetro igual ao externo do tubo de vidro
1 recipiente para colocar água e gelo picado
1 termômetro (-10 a 110ºC)
1 lamparina a álcool, bico de Bunsen, ebulidor elétrico ou outra fonte de calor.
Álcool
Procedimento
Sugestão A.
1. Feche o tubo de ensaio com a rolha furada e introduza o tubo de vidro fino através do furo, tal como mostramos abaixo. Este será o seu termômetro.
2. Coloque esse conjunto em um recipiente com água e aqueça-o até 40ºC. Ilustramos isso:
3. Em seguida, a 40ºC, coloque uma gota d’água colorida (pode ser colorida por meio de tinta de caneta) na parte superior do tubo fino de vidro, tal como ilustramos.
4. Substitua a água do recipiente por gelo picado (a 0ºC) e espere que o sistema atinja o equilíbrio térmico.
5. Anote a altura ho atingida pela gota d’água no tubo. Ilustremos
6. Retire o tubo do recipiente com gelo e coloque-o em contato com seu corpo (em baixo do braço).
7. Anote a altura h1 atingida pela gota d’água no tubo, correspondente à temperatura do seu corpo. Assumiremos para essa temperatura o valor de 37ºC.
8. Agora você tem dados suficientes para construir uma escala para o seu termômetro, pois conhece dois de seus pares posição da gota/temperatura, ou seja:ho ==> 0ºC e h1 ==> 37ºC.
Meça a distância correspondente ao intervalo de 0ºC a 37ºC (h1 — ho) e calcule por 'regra de três' a distância correspondente a 1ºC. Com isso, você pode fazer marcas no tubo de 1 em 1ºC, desde 0ºC até onde for possível.
9. Meça a temperatura de outros objetos, utilizando simultaneamente para cada um deles o termômetro que você construiu e o de mercúrio. Anote os resultados.
10. Compare as temperaturas acusadas pelos dois termômetros, para cada objeto.
Sugestão B.
1. Encha o recipiente de vidro com álcool colorido até a boca, (dilua qualquer corante no álcool como, por exemplo, tinta de carimbo ou de caneta esferográfica). É importante que não fique ar no interior do recipiente.
2. Coloque a rolha atravessada pelo tubo, de modo que o álcool suba um pouco no tubo (altura h), tal como ilustramos a seguir.
3. Coloque o seu termômetro a álcool em um recipiente contendo gelo fundente e aguarde alguns minutos até que se atinja o equilíbrio térmico (quando a altura do álcool no tubo se estabilizar).
4. Anote a altura ho do álcool no tubo correspondente à temperatura de equilíbrio com o gelo fundente (0ºC).
5. Retire o termômetro do recipiente com gelo e coloque-o em contato com seu corpo, até que se atinja o equilíbrio.
6. Anote a altura h1 do álcool no tubo correspondente à temperatura como sendo 37ºC.
7. Agora você tem dados suficientes para construir uma escala para o seu termômetro, pois conhece dois de seus pares "posição da gota/temperatura", ou seja:ho ==> 0ºC e h1 ==> 37ºC. Meça a distância correspondente ao intervalo de 0ºC a 37ºC (h1 — ho) e calcule por ' regra de três' a distância correspondente a 1ºC. Com isso, você pode fazer marcas no tubo de 1 em 1ºC, desde 0ºC até onde for possível.
8. Utilize seu termômetro para medir a temperatura de outros objetos.
Pessoal tá ai um termômetro caseiro.
Grande abraço.
Dayvidson Siqueira.
