O que é um termômetro e como ele funciona?
Um termômetro é um instrumento essencial que detecta e mede a temperatura, uma grandeza física fundamental em nossa vida cotidiana. Seja para verificar a temperatura corporal, monitorar a temperatura de ambientes, alimentos ou até mesmo para previsões climáticas, estes dispotivos desempenham um papel crucial. Eles possuem dois componentes importantes: um sensor de temperatura, que varia conforme as mudanças de temperatura, e um mecanismo que converte essa variação em um valor numérico.
Os termômetros utilizam diferentes propriedades físicas para indicar a temperatura. Essas propriedades podem incluir a dilatação, a resistência elétrica, a cor ou a radiação emitida pelo material. Existem vários tipos disponíveis, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens, dependendo da situação em que são usados. Neste artigo, vamos explorar as escalas termométricas, os diferentes tipos de termômetros e suas aplicações, proporcionando uma compreensão mais profunda de como esses dispositivos essenciais funcionam.
Quais são os tipos de escala termométrica?
A escala termométrica é o conjunto de valores que representam as temperaturas medidas por um termômetro. Existem diversas escalas termométricas, mas as mais usadas são:
- • Escala Celsius: é a escala mais utilizada no Brasil e em grande parte do mundo. Ela define o ponto de fusão da água como 0°C e o ponto de ebulição da água como 100°C, sob pressão atmosférica normal. Cada grau Celsius corresponde a uma variação de 1/100 da temperatura entre esses dois pontos.
- • Escala Fahrenheit: é a escala mais usada nos Estados Unidos e em alguns outros países. Ela define o ponto de congelamento da água como 32°F e o ponto de ebulição da água como 212°F, sob pressão atmosférica normal. Cada grau Fahrenheit corresponde a uma variação de 1/180 da temperatura entre esses dois pontos.
- • Escala Kelvin: é a escala mais usada na ciência e na engenharia. Ela define o zero absoluto como 0 K, que é a temperatura mais baixa possível, onde não há movimento molecular. Cada kelvin corresponde a uma variação de 1/273,16 da temperatura entre o zero absoluto e o ponto triplo da água, que é a temperatura onde a água coexiste nas três fases (sólida, líquida e gasosa), sob uma pressão específica.
Suas aplicações
A evolução tecnológica rápida em todo o mundo após a Segunda Guerra Mundial impulsionou a produção de termômetros avançados adequados para diferentes aplicações. Aqui estão algumas das utilizações mais comuns:
Ambiente médico
Os termômetros médicos, incluindo os para animais de estimação, estão entre as unidades mais populares no mercado. O primeiro termômetro médico foi inventado pelo médico inglês Sir Thomas Allbut em 1867. Hoje, existem diferentes termômetros para o ouvido, testa, axila, oral e retal, todos baseados em diferentes tecnologias termométricas, como infravermelho, mercúrio em vidro, tira de plástico e técnicas de cristal líquido. No passado, o líquido usado nas unidades de vidro era quase sempre mercúrio, que pode ser altamente prejudicial.
Segurança alimentar
São inestimáveis na segurança alimentar para monitorar sistemas de refrigeração e cozimento, a fim de prevenir doenças transmitidas por alimentos, crescimento bacteriano e cozimento excessivo. Alguns modelos utilizam bobinas bimetálicas, enquanto outros possuem termistores com leituras digitais. Curiosamente, os termômetros de doces (usados para alcançar níveis precisos de água em soluções de açúcar) e os rótulos indicadores de temperatura (descritos como folhas autoadesivas à prova de temperatura usadas em segurança alimentar, cervejaria e esterilização) também são ferramentas essenciais.
Aplicações ambientais
São frequentemente utilizados para monitorar temperaturas internas e externas e fluxo de calor. Desde termostatos até termômetros de álcool, a medição da temperatura é inestimável em meteorologia, previsão do tempo, monitoramento de tráfego e engenharia de aeronaves. Os termômetros internos também são essenciais em sistemas de HVAC e controle climático. A tecnologia atual permite que as temperaturas sejam mapeadas via termografia e que as medições contínuas de temperatura sejam salvas ou mostradas em tempo real via registradores de dados de temperatura.
Uso doméstico
O acompanhamento das mudanças de temperatura em casa é essencial para garantir a saúde e o conforto térmico de uma pessoa. Os modelos analógicos estão entre os modelos mais acessíveis e populares adequados para ambientes não especializados. No entanto, os medidores digitais com dados de fácil leitura e configurações avançadas (medidores de umidade, relógios, etc.) estão lentamente substituindo os modelos analógicos.
Laboratórios
Os termômetros de laboratório têm diferentes aplicações e geralmente incluem medidores de líquido em vidro, unidades de infravermelho, tiras bimetálicas, termistores e modelos de gás de volume constante. Curiosamente, os termômetros de sonda são inestimáveis na medição de líquidos e amostras semi-sólidas, enquanto os termopares tipo k estão entre os medidores mais especializados usados para temperaturas extremas. Os termômetros de infravermelho, por outro lado, são ideais para medições não invasivas de temperaturas de superfície extremamente altas ou baixas.
Industriais
Além disso, existem sensores de temperatura precisos e termistores, incluindo sensores de temperatura de Fibra Bragg, empregados em sistemas de engenharia, comércio automotivo e ambientes industriais. Termopares e termômetros magnéticos, por exemplo, estão entre os medidores mais utilizados. Aqui devemos mencionar que as câmeras de imagem térmica também são unidades populares em ambientes industriais. Embora tais dispositivos não sejam considerados termômetros, eles podem indicar áreas quentes e frias via imagens térmicas e indicar vazamentos e outros danos. A nanotermometria e a criometria também estão surgindo em ambientes profissionais.
Tipos de Termômetros
Para este artigo, iremos dividir os termômetros em duas categorias com base em suas aplicações:
Termômetros Clínicos
Muitas vezes conhecidos como termômetros médicos, são construídos especificamente para uso clínico. Estes são usados para determinar a temperatura do corpo. A temperatura corporal média é de 37 graus Celsius. Isso pode variar de 35 a 42 graus Celsius, como resultado, os dispositivos clínicos trabalham dentro dessa faixa de variação de temperatura.
Existem diferentes tipos de termômetros clínicos que usamos para avaliar a temperatura corporal, alguns modelos são:
| Termômetro Digital | Sensores de calor são usados a determinar a temperatura do corpo humano. Eles também têm um circuito eletrônico e uma tela de exibição para mostrar as medições de temperatura. Eles podem ser usados para tirar leituras do reto, debaixo da língua ou debaixo da axila. Eles também são simples de usar e acessíveis. |
| Termômetro de Ouvido | Os termômetros de ouvido eletrônicos usam tecnologia infravermelha para determinar a temperatura corporal a partir do interior do canal auditivo. Eles são chamados de termômetros timpânicos porque usam a membrana timpânica dentro do ouvido para medir a temperatura. Este tipo é ótimo para crianças. Eles são, no entanto, caros, e se não for colocado corretamente no ouvido ou se houver muita cera dentro do ouvido, eles podem não medir com precisão a temperatura corporal. |
| Termômetro de Testa | Os termômetros de testa, assim como os de ouvido, usam tecnologia infravermelha para ler o calor. Eles usam sensores infravermelhos para medir a temperatura da superfície. São modernos e se tornaram muito comuns em aeroportos, estações, shoppings e estádios para medir a temperatura das pessoas. Seu hábito de não contato é a principal razão para sua popularidade. Isso significa que ao obter leituras de temperatura usando este dispotivo, nenhum contato físico é necessário. Porém, não são tão precisos quanto os termômetros digitais regulares. |
| Termômetro de Mercúrio | São os mais básicos, já que foram a única maneira de monitorar a temperatura corporal. Eles são precisos e usados da mesma maneira que os termômetros digitais. Por outro lado, não utilizam baterias e não têm circuitos elétricos ou displays. Os termômetros de mercúrio são compostos por um tubo de vidro com uma variedade de leituras de temperatura. Uma extremidade do vidro é preenchida com mercúrio em forma líquida. Os termômetros de mercúrio, por outro lado, não são mais usados com frequência devido a preocupações de segurança (envenenamento por mercúrio) e são proibidos em vários países. |
Termômetros de Laboratório
São usados para monitorar temperaturas além das temperaturas corporais. Eles auxiliam na medição de pontos de ebulição, pontos de congelamento e as temperaturas de uma variedade de outros objetos em laboratórios. Logo, os termômetros laboratoriais precisam ser capazes de trabalhar em temperaturas muito específicas, muito diferentes do encontrado em ambientes clínicos.
Além disso, há uma variedade de tamanhos e formas para acomodar uma ampla gama de medições de temperatura. Alguns dos tipos mais frequentes são os seguintes:
Termômetro de vidro
Como o nome indica, são feitos com um vidro selado contendo um líquido como mercúrio ou álcool vermelho. O volume de líquidos no interior flutua à medida que a temperatura sobe ou desce. À medida que a temperatura sobe, o líquido se expande em resposta. O nível de enxágue de um líquido no tubo de vidro também ajuda a indicar a temperatura. Esses termômetros são frágeis, pois têm um tubo de vidro. Como resultado, eles são alojados em invólucros protetores que têm leituras de temperatura escritas neles. Além disso, como eles não precisam de uma fonte de energia, são convenientes, baratos e ideais para locais onde há um problema elétrico.
Termômetro bimetálico
Este possui dois metais distintos em seu interior. Quando a temperatura sobe, os metais que possuem coeficientes de dilatação diferentes se expandem em taxas variadas. Como resultado, desvia um ponteiro a uma escala calibrada, o que ajuda a determinar a temperatura. Além disso, os termômetros bimetálicos são robustos, de baixo custo e fáceis de instalar e operar.
Termômetro termopar
Os termômetros termopar possuem sensores de temperatura que operam baseados em uma diferença de potencial gerada quando dois metais distintos e unidos são submetidos a uma determinada faixa de temperaturas. Em suma, metais distintos unidos são capazes de provocar diferenças de potencial muito baixas, em função da temperatura a qual estão submetidos, permitindo que esta temperatura seja medida. Temperaturas de até 2800 Kelvin são comumente medidas usando estes dispositivos. Também pode ser chamado de termômetro termoelétrico ou de termopar.
Termômetros infravermelho
Também conhecido como pirômetros, são dispositivos de sensoriamento remoto que auxiliam na medição de temperaturas à distância. A temperatura do objeto é geralmente determinada pela radiação térmica emitida por esses equipamentos. Uma das maiores vantagens é que eles não exigem que você toque em nada. Portanto, são ideais para monitorar as temperaturas de objetos ou superfícies em movimento. Eles também são úteis para medir as temperaturas de itens que não podem ser tocados devido à difícil acesso ou temperaturas mais altas, podendo medir temperaturas acima de 2000 graus Celsius.
Termômetro de sonda
Um dos tipos mais comuns e comumente usados. Eles são usados principalmente para tirar leituras de temperatura de alimentos e amostras líquidas em tempo real. As leituras rápidas os tornam perfeitos para testes de higiene em pontos de venda e laboratórios na indústria alimentícia. Os termômetros de sonda geralmente são equipados com uma ponta pontiaguda que auxilia na penetração e imersão. As sondas fixas e os termômetros de sondas com fio são os dois tipos de sondas disponíveis.
Considerações
Embora existam diferentes termômetros, aplicações e técnicas de medição para escolher, os três fatores mais importantes que os compradores em potencial devem considerar são:
- • Requisitos: É necessário analisar qual será utilização, ou seja, medir a temperatura corporal, verificar alimentos, monitorar a temperatura da casa ou usar equipamentos especializados no laboratório e em ambientes industriais. Cada tipo vem com diferentes vantagens, custos e faixas de temperatura. Decidir entre modelos analógicos e digitais também é crucial, com modelos digitais e sem contato aumentando em popularidade. Quando se trata de termômetros para uso médico, que estão entre os itens mais populares à venda, é preciso considerar os recursos de segurança e facilidade de uso, especialmente se a unidade for usada em crianças. Bons medidores são frequentemente aprovados pela ANVISA e recomendados por pediatras e outros profissionais, com medições na testa sendo uma das maneiras mais fáceis de verificar se uma criança está com febre.
- • Especificações: A precisão é uma das características mais importantes a considerar. Leituras rápidas e atualizações regulares, bem como medições consecutivas estáveis, são essenciais para que uma unidade seja considerada confiável. Os termômetros não devem ser afetados pela temperatura ambiente. A legibilidade é outra característica importante a procurar: idealmente, as leituras devem ser tanto na escala Celsius quanto na Fahrenheit, enquanto os displays (LED ou LCD) devem ser fáceis de ler. Os recursos de design devem ser práticos, com simplicidade de botão de pressão e bordas curvas por razões de segurança. Quando se trata de medições instantâneas para verificar alimentos, os usuários devem procurar sondas de aço inoxidável ou outro material de alta qualidade para evitar contaminação.
- • Custos totais: Decidir sobre um orçamento é fundamental. Os termômetros infravermelhos podem ser mais caros do que outras unidades, com termômetros infravermelhos timpânicos (usados para medir a temperatura dentro dos ouvidos), termômetros infravermelhos na testa (para leituras de temperatura corporal) e termômetros infravermelhos sem contato (para temperaturas de superfície) sendo medidores infravermelhos em demanda. Recursos adicionais, como bipes audíveis e alarmes de temperatura, bem como opções de recall de memória e desligamento automático, são altamente benéficos. Quando se trata de medidores de temperatura domésticos, funcionalidades adicionais (por exemplo, um medição de humidade e temperatura em um só) também podem ser úteis. Por último, mas não menos importante, acessórios, como estojos de proteção e sondas extras, podem aumentar o preço final de uma unidade.
Conclusão
Ao longo deste artigo, exploramos a importância dos termômetros em diversas áreas de nossas vidas, desde a manutenção da saúde até a preparação adequada dos alimentos. Com uma variedade tão grande de dispotivos disponíveis, é crucial entender suas diferenças e aplicações para escolher o que melhor atende às suas necessidades.
Esperamos que este artigo tenha proporcionado uma compreensão mais profunda sobre o que é um termômetro, como ele funciona, quais são os tipos e quais são suas as aplicações. A escolha do equipamento certo depende das suas necessidades específicas. Se você gostou deste post, compartilhe com seus amigos e deixe seu comentário. Até a próxima! Lembre-se, a informação é a chave para fazer escolhas informadas e, neste caso, para garantir que você tenha o termômetro certo para suas necessidades.
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