Qual princípio de funcionamento do termômetro de expansão de sólido?

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• Qual é o princípio básico de funcionamento de um termômetro?
• Qual o princípio de funcionamento do termômetro de dilatação de líquido?
• Qual o princípio de funcionamento dos termômetros bimetálicos?
• Como ocorre a dilatação térmica dos sólidos?

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Conceito de temperatura
Todos os corpos são constituídos de moléculas que se encontram em constan-
te agitação, quanto mais agitadas estiverem as moléculas mais quente estará o 
corpo e, conseqüentemente, quanto menos agitadas mais frio. Temperatura é o 
grau de agitação destas moléculas. A representação quantitativa da temperatura 
é feita por escala numérica, onde, quanto maior o valor mostrado, maior a ener-
gia cinética média das moléculas do corpo em questão.
Existem três divisões clássicas de medição de temperatura:
• Pirometria: termo usado para medição de altas temperaturas na faixa onde 
efeitos de radiação térmica passam a se manifestar.
• Criogenia: termo usado para a medição de baixas temperaturas; próximas ao 
zero absoluto.
• Termometria: termo abrangente usado para medição das mais diversas tem-
peraturas.
As escalas mais comuns de temperatura são Celsius(°C), Fahrenheit(°F), Kelvin 
(K), Reamur(R) e Rankine(°Ra). 
As relações básicas entre as escalas são:
A temperatura não pode ser determinada diretamente, mas deve ser deduzida a 
partir de seus efeitos elétricos ou físicos produzidos sobre uma substância, cujas 
características são conhecidas. Os medidores de temperatura são construídos 
baseados nesses efeitos. Podemos dividir os medidores de temperatura em dois 
grandes grupos, conforme o Quadro 11.
Instrumentação e controle116
Quadro 11– Comparação entre medidores de temperatura diretos e in-
diretos
Aspectos
Medidor de temperatura
Direto Indireto
Condições necessárias 
para medir com precisão
- Estar em contato com o 
objetivo a ser medido.
- Praticamente não mudar 
a temperatura do objeto 
devido ao contato do 
detector. 
A radiação do objeto medido 
tem que chegar até o detector.
Características
- É difícil medir a 
temperatura de um objeto 
pequeno, porque este tem 
tendência de mudança 
de temperatura quando 
em contato com um 
objeto cuja temperatura é 
diferente.
- É difícil medir o objeto 
que está em movimento.
- Não muda a temperatura 
do objeto porque o detec-
tor não está em contato 
direto com o mesmo.
- Pode medir o objeto que 
está em movimento.
Geralmente mede a tempe-
ratura da superfície.
- Depende da emissivida-
de.
Faixas de temperatura
É indicado para medir 
temperaturas menores que 
1600ºC.
É adequado para medir 
temperaturas elevadas
(>-50ºC).
Precisão Geralmente, ± 1% da faixa. Geralmente 3 a 10ºC
Tempos de resposta Geralmente grande (>5min)
Geralmente pequeno
(0,3 ~3s)
Tipos de medidores de temperatura
A temperatura não pode ser determinada diretamente, mas deve ser deduzida a 
partir de seus efeitos elétricos ou físicos produzidos sobre as substâncias, cujas 
características são conhecidas. Os medidores de temperatura são construídos 
baseados nestes efeitos.
Podemos dividir os medidores de temperatura em dois grandes grupos, confor-
me se segue.
Grupo 1 – Contato direto
• Medidores que usam o princípio da expansão volumétrica de líquidos:
• termômetros de vidro;
• tubo de Bourdon
117Capítulo 6 – Temperatura
• Medidores que usam o princípio da pressão de gás a volume constante:
• termômetro de gás pressurizado;
• vapor em capilar metálico fechado.
• Medidores que usam o princípio da dilatação de sólidos (par bimetálico):
• termômetros bimetálicos
• Medição de temperatura por termorresistência.
Grupo 2 – Contato indireto
• pirômetro óptico;
• pirômetro fotoelétrico;
• pirômetro de radiação.
Principais medidores de temperatura
Os medidores de temperatura podem ser classificados em vários tipos e na se-
qüência serão mostrados os principais com uma descrição sucinta do seu fun-
cionamento.
Termômetro de dilatação de líquido
O princípio de funcionamento dos termômetros de dilatação de líquido baseia-
se na lei de expansão volumétrica de um líquido com a temperatura dentro de 
um recipiente fechado.
Termômetro de vidro
Este termômetro consta de um bulbo de vidro ligado a um tubo capilar, também 
de vidro, de seção uniforme e fechado na parte superior. O bulbo e parte do capi-
lar são preenchidos por um líquido, sendo que na parte superior do capilar existe 
uma câmara de expansão para proteger o termômetro no caso de a temperatura 
exceder o seu limite máximo. Sua escala é linear e normalmente fixada no tubo 
capilar no invólucro metálico. Nos termômetros industriais, o bulbo de vidro é 
protegido por um poço metálico e o tubo capilar pelo invólucro metálico.
Instrumentação e controle118
Figura 50 – Exemplos de termômetros de vidro comerciais (BORTONI, p. 
62)
Termômetro de líquido com capilar metálico
Este termômetro consta de um bulbo de metal ligado a um capilar metálico e um 
elemento sensor. Neste caso, o líquido preenche todo o instrumento e com uma 
variação da temperatura se dilata deformando elasticamente o elemento sensor. 
A este elemento sensor é acoplado um ponteiro que pode girar livremente sobre 
uma escala graduada. Como a relação entre a deformação do elemento sensor e 
a temperatura é proporcional, este instrumento nos fornece uma leitura linear.
Figura 51 – Tipos de capilares (SENAI. ES,1999b, p.81)
 
119Capítulo 6 – Temperatura
Termômetro à dilatação de sólido (bimetálico)
O princípio de funcionamento do termômetro bimetálico baseia-se no fenôme-
no da dilatação linear dos metais com a temperatura.
A sua construção é baseada no fato de que dois metais diferentes modificam as 
suas dimensões de modo desigual ao variar a temperatura. O termômetro bime-
tálico consiste em duas lâminas de metal justapostas, formando uma só peça e 
geralmente na forma helicoidal. 
Figura 52 – Esquema de funcionamento de um termômetro bimetálico 
(BORTONI, p.62)
Termômetro à pressão de gás
O princípio de funcionamento dos termômetros à pressão de gás baseiam-se na 
lei de Charles e Gay-Lussac que diz: A pressão de um gás é proporcional à tempera-
tura, se permanecer constante o volume do gás.
Figura 53 – Termômetro a pressão de gás (SENAI. ES,1999b, p.86)
Instrumentação e controle120
Termômetro à pressão de vapor
O princípio de funcionamento dos termômetros à pressão de vapor baseia-se na 
lei de Dalton que diz:
A pressão de um vapor saturado depende única e exclusivamente de sua temperatu-
ra e não da sua mudança de volume.
Termorresistência
Um dos métodos elementares para medição de temperatura envolve mudança 
no valor da resistência elétrica de certos metais com a temperatura. São comu-
mente chamados de bulbo de resistência e por suas condições de alta estabilida-
de e repetibilidade, baixa contaminação, menor influência de ruídos e altíssima 
precisão, são muito usados nos processos industriais. Essas características aliadas 
ao pequeno desvio em relação ao tempo o tornou padrão internacional (ITS-90) 
para a medição de temperatura na faixa de –259,3467ºC a 961,78ºC.
Figura 54 – Aparência de dois tipos de termorresistências comerciais 
(BORTONI, p.64)
O princípio de funcionamento das termorresistências ou bulbos de resistência 
ou termômetro de resistência ou RTD são sensores que se baseiam na variação 
da resistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentam a resistência 
com o aumento da temperatura. 
O elemento sensor consiste de uma resistência em forma de fio de platina de alta 
pureza, de níquel ou de cobre (menos usado), encapsulado num bulbo de cerâ-
121Capítulo 6 – Temperatura
mica ou de vidro. Entre estes materiais, o mais utilizado é a platina, pois, apresen-
ta uma ampla escala de temperatura, uma alta resistividade permitindo assim 
uma maior sensibilidade, um alto coeficiente de variação de resistência com a 
temperatura, uma boa linearidade resistência x temperatura e também por ter 
rigidez e ductibilidade para ser transformada em fios finos, além de ser obtida 
em forma puríssima. Padronizou-se,

Qual é o princípio básico de funcionamento de um termômetro?

Qual o princípio de funcionamento do termômetro de dilatação de líquido?

Qual o princípio de funcionamento dos termômetros bimetálicos?

Como ocorre a dilatação térmica dos sólidos?