Como lhe parece a água à temperatura ambiente ao mergulhar a mão que estava na água morna?

Nos dias atuais, caso fiquemos com febre, podemos medir a temperatura corporal com os mais variados tipos de termômetros, como os tradicionais, com tubos capilares contendo mercúrio, e os termômetros digitais. Sabemos que nem sempre foi tão fácil assim, pois, tempos atrás, para verificar se uma pessoa estava com febre, era preciso que outra pessoa encostasse a mão na testa para medir sua temperatura.

Historicamente, sabe-se que o primeiro termômetro era formado por uma parte de vidro arredondada, denominada bulbo, e um fino pescoço de vidro. Esse tipo de termômetro foi inventado pelo grande físico, matemático e astrônomo Galileu Galilei. Galileu aquecia o bulbo retirando parte do ar que estava dentro para, assim, poder emborcar o tubo dentro da água. Após mergulhar o tubo na vasilha com água e corante, a temperatura do bulbo voltava a seu valor normal, fazendo com que a água subisse através do tubo até certa altura.

Dessa maneira, ele conseguia realizar comparações entre os mais variados objetos que eram colocados em contato com o bulbo de seu termômetro, pois ele observou que a altura da coluna de água dependia da temperatura do objeto, ou seja, quanto mais alta fosse a temperatura, mais alta ficaria a coluna de água. Portanto, Galileu realizava medições de temperatura de maneira indireta por comparação.

Com base no termômetro construído por Galileu, vários outros cientistas dedicaram-se também à construção desses equipamentos. Embora os termômetros à base de líquidos tenham sido inventados há muitos anos (em torno de 400 anos), o termômetro comum, como o da figura acima, com mercúrio dentro de um tubo de vidro, foi usado amplamente apenas nos últimos oitenta anos e é esperado que caia em desuso em razão do perigo que o mercúrio apresenta para nossa saúde.

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Escalas termométricas

Variando-se a temperatura, o nível de agitação térmica também varia. No entanto, essa variação nem sempre é perceptível a olho nu. Não sendo possível a medição da agitação térmica, utiliza-se o termômetro, construído de um material cuja grandeza termométrica varia com a temperatura e é perceptível a olho nu.

A fim de graduar uma escala termométrica, tomam-se pontos de referência de estados térmicos bem definidos e de fácil obtenção, chamados de pontos fixos, obtidos sob pressão normal. O primeiro ponto fixo é o ponto de gelo (ponto de fusão), e o segundo é o ponto de vapor (ebulição da água).

Abaixo, temos as principais escalas termométricas:

Escala Celsius

Na escala Celsius, o ponto de gelo é 0 e o ponto de vapor é 100. Nessa escala, o intervalo entre os pontos fixos é dividido em 100 partes iguais, e cada divisão corresponde a 1 grau.

Escala Fahrenheit

Na escala Fahrenheit, o ponto de gelo é 32 e o ponto de vapor é 212. Nessa escala, o intervalo entre os dois pontos fixos é dividido em 180 partes iguais, e cada divisão corresponde a 1 grau fahrenheit (1 °F).

Escala Kelvin

Na escala Kelvin, o ponto de gelo é 273 e o ponto de vapor é 373. Nessa escala, o intervalo entre os dois pontos é dividido em 100 partes iguais, e cada divisão corresponde a 1 kelvin (1 k).

Assim, definimos a correspondência entre essas escalas da seguinte maneira:

0°C = 32 °F = 273 K
100°C = 212 °F = 373 K

Por Joab Silas
Graduado em Física

Conseguimos perceber o quanto um objeto est� quente ou frio atrav�s do simples contato com o objeto e, dependendo do caso, basta nos aproximarmos dele. Esta sensa��o de frio e quente est� relacionada com o que denominamos temperatura. Corpos mais quentes apresentam maior temperatura do que corpos mais frios. Por�m, precisamos salientar que essa sensa��o t�rmica � relativa, pois depende da situa��o e da nossa sensibilidade individual.

Por exemplo, coloque durante alguns minutos sua m�o direita em um recipiente com �gua fria e sua m�o esquerda em um com �gua quente. Depois coloque as duas m�os em um mesmo recipiente com �gua morna e observe o que acontece. (A sensa��o t�rmica sobre a m�o direita e a esquerda n�o � a mesma.)

Outro exemplo: todos os objetos ao nosso redor provavelmente est�o a uma mesma temperatura, por�m, se colocarmos a m�o na ma�aneta da porta e, logo depois, sobre a madeira, nossa sensa��o ser� de que a ma�aneta est� mais fria, ou ainda, n�o conseguimos diferenciar uma �gua quente a 70oC de uma �gua a 90oC com o tato.

Assim, observamos que a sensa��o t�rmica n�o � uma boa medida para quente e frio e por isso � necess�rio um instrumento que me�a temperatura.

At� o s�culo XVIII n�o existia maneira de se medir corretamente diferentes gradua��es de frio e quente, apenas havia sensa��es de um corpo mais frio do que outro. Um m�dico media a febre de um paciente sentindo-lhe a testa, assim como as m�es fazem com seus filhos, usando as m�os sobre a testa, ou os l�bios.

Os cientistas sentiam-se mais frustrados do que qualquer outra pessoa, porque n�o dispunham de qualquer instrumento satisfat�rio que pudesse medir a temperatura com mais precis�o, at� que o term�metro foi criado.

Identificar se uma pessoa tem febre � apenas uma das utiliza��es para o term�metro que tem servido ao homem desde que Galileu inventou o termosc�pio, por volta de 1592.

A figura mostra dois termosc�pios com diferentes alturas da coluna de l�quido, sendo que maior ser� a temperatura quanto maior for a altura.

Se a medida da temperatura do objeto que estamos analisando for maior do que a do objeto escolhido como padr�o, dizemos que ele est� mais quente, por�m, se for menor, dizemos que est� mais frio.

Ent�o, a temperatura pode ser definida como a propriedade f�sica que indica o quanto um objeto � quente ou frio em rela��o a um outro objeto tomado como padr�o.

Voc� sabe porque a medida da temperatura � importante?

Vejamos alguns exemplos de controle de temperatura!

E como � feita a medida da temperatura?

A medida da temperatura, normalmente, � feita atrav�s do seu efeito sobre um sistema.

A varia��o de temperatura pode ser obtida, por exemplo, pela varia��o de volume do corpo, pois este varia com a temperatura.

� assim que funciona um term�metro convencional: h� no seu interior um l�quido (�lcool, merc�rio) que se expande � medida que a temperatura aumenta, e uma escala graduada permite que se leia o valor da temperatura do corpo. Um cuidado a ser tomado � que � necess�rio esperar um certo tempo para que o term�metro atinja a mesma temperatura do corpo, ou seja, entre em equil�brio t�rmico. � por isso que voc� precisa de alguns minutos para medir a febre.

Existem v�rios tipos de term�metros, que s�o constru�dos com a finalidade de medir e/ou controlar a temperatura e utilizam outras grandezas f�sicas ou subst�ncias que variam com a temperatura e, devido a isto, estas subst�ncias ou grandezas s�o chamadas termom�tricas.

A medida da temperatura de um corpo � dependente de um outro corpo tomado como padr�o. Assim, cada tipo de term�metro adota um padr�o para a medida da temperatura. O padr�o atual, adotado pelo Sistema Internacional em 1954, � o ponto tr�plice ou ponto triplo da �gua (os valores de press�o e temperatura em que coexistem em equil�brio - isto �, sem modificar as quantidades - os tr�s estados f�sicos de uma subst�ncia, no caso a �gua). Os term�metros s�o graduados em escalas que obedecem ao padr�o escolhido.

H� v�rias escalas termom�tricas, sendo que a escala Celsius e a escala Kelvin s�o dois exemplos que utilizam o ponto tr�plice da �gua como padr�o.

Se colocarmos dois objetos, com temperaturas diferentes, em contato, o que ocorrer�?

Se o sistema n�o sofrer a influ�ncia de fontes t�rmicas, os objetos ficar�o com a mesma temperatura, atingindo o que denominamos equil�brio t�rmico.

A temperatura final desses objetos em contato ser� uma valor intermedi�rio entre as temperaturas iniciais de cada um deles, por exemplo, se um tem temperatura de 20oC e o outro tem 40oC, a temperatura no equil�brio t�rmico estar� entre esses valores.

Retornemos ao exemplo dos objetos ao nosso redor. Se considerarmos a sala de aula onde n�o h� nenhuma fonte de calor (fog�o, aparelhos el�tricos,...) e estando as portas e janelas fechadas durante um per�odo de tempo suficiente, observamos que todos os objetos atingir�o a mesma temperatura, ou seja, estar�o em equil�brio t�rmico. � f�cil verificar isso: deixando um copo com �gua gelada sobre uma mesa, durante algum tempo, verificaremos que a �gua ir� esquentar at� atingir a temperatura do ambiente.

Mas, al�m da temperatura o que diferencia um corpo quente de um frio?

Toda mat�ria � composta por �tomos e mol�culas em constante agita��o e, em virtude dos seus movimentos, as mol�culas ou os �tomos da mat�ria possuem energia cin�tica, e o aumento da velocidade das mol�culas corresponde a um aumento de sua energia cin�tica e, conseq�entemente, a eleva��o de sua temperatura.

Por exemplo, quando esfregamos as m�os, no inverno, o atrito causado pelo movimento faz com que aumente a energia e, em conseq��ncia, sentimos um aquecimento.

Ou ainda, a energia cin�tica das mol�culas de �gua que est�o em uma panela no fogo vai aumentando conforme a �gua for aquecendo.

Assim, temperatura � uma medida da agita��o dos �tomos e/ou mol�culas de um sistema e caracteriza o seu estado t�rmico.

Em geral, a temperatura de uma parte do corpo � a temperatura do corpo inteiro, isto �, se medirmos a temperatura de uma por��o de �gua retirada de um aqu�rio, saberemos a temperatura de todo o aqu�rio. Isto � poss�vel porque a energia cin�tica m�dia de um conjunto de mol�culas pode ser igual a de um n�mero grande de mol�culas.

Podemos dizer que a temperatura � proporcional � energia cin�tica m�dia das mol�culas e que, por sua vez, est� relacionada � intensidade do movimento.

O que a varia��o de temperatura pode causar?

Se aumentarmos a temperatura de um corpo, conseq�entemente, aumentaremos a velocidade de suas mol�culas e �tomos e ocorrer� um aumento no afastamento m�dio entre esses �tomos e mol�culas o que causa um aumento nas dimens�es do corpo. Essa varia��o nas dimens�es provocada pela varia��o de temperatura, � denominada dilata��o t�rmica.

Tamb�m poderemos verificar a varia��o de temperatura enquanto ela estiver ocorrendo. Por exemplo, podemos mergulhar nossa m�o na �gua de uma panela que est� sobre o fogo, e verificaremos que, conforme a �gua for aquecendo, sua temperatura ir� aumentando e poderemos resistir s� at� certa temperatura sem sofrermos danos f�sicos. Percebemos esta varia��o de temperatura porque h� uma transfer�ncia de energia da �gua aquecida para a nossa m�o.

Mas, que energia � essa?

A energia transferida entre corpos que est�o com diferentes temperaturas � denominada de calor.

Qual a sensação de colocar a mão na água morna?

Que sensação você teve ao colocar suas mãos nos recipientes com água morna e gelada?

Qual foi a sensação ao colocar na água da torneira a mão que estava na água gelada?

O que aconteceu quando foram colocadas as duas mãos nos recipientes com água à temperatura ambiente?