Princípio do Termómetro de Líquido em Vidro
O líquido no termómetro de vidro, é o dispositivo mais usado para medir a temperatura e é barato e fácil de usar.
O líquido no termómetro de vidro tem um bulbo de vidro preso a um tubo de vidro selado (também chamado de haste ou tubo capilar).
Existe uma abertura muito fina, chamada de furo, a partir do bulbo e estende-se pelo centro do tubo.
O bulbo é normalmente preenchido com mercúrio ou álcool de cor vermelha e é livre para se expandir e subir para dentro do tubo quando a temperatura aumenta, e para se contrair e descer pelo tubo quando a temperatura diminui.
No termómetro de líquido em vidro (LIG) o elemento termicamente sensível é um líquido contido num envelope de vidro graduado.
O princípio utilizado para medir a temperatura é o da aparente expansão térmica do líquido.
Um termómetro típico de líquido em vidro é mostrado na figura abaixo.
O fundo do tubo de vidro é coberto com esmalte branco e a parte frontal do tubo de vidro forma uma lupa que amplia a coluna do líquido e facilita a leitura da temperatura.
Na figura abaixo (Esquerda), é representado um termómetro de vidro todo, com a sua escala gravada na haste.
Líquido em termómetros de vidro são frágeis e para uso industrial, o termómetro é montado numa caixa de protecção e a escala é gravada numa placa separada que faz parte da caixa de protecção.
Um termómetro industrial é mostrado na figura abaixo (à direita).
É composto principalmente por:
- Um bulbo que actua como um recipiente para o líquido em funcionamento onde pode facilmente expandir ou contrair-se em capacidade.
- Uma haste, “um tubo de vidro contendo um capilar minúsculo ligado ao bulbo e ampliado no fundo em um bulbo que é parcialmente preenchido com um líquido em funcionamento”.
- Uma escala de temperatura que é basicamente predefinida ou impressa na haste para exibir leituras de temperatura.
- Um ponto de referência, ou seja, um ponto de calibração que é mais comumente o ponto de gelo.
- Um líquido de trabalho que é geralmente ou mercúrio ou álcool.
- Um gás inerte, principalmente argônio ou nitrogênio que é preenchido dentro do termômetro acima do mercúrio para aparar sua volatilização.
Líquidos utilizados em termómetros de vidro
Vantagens
Seguimento são as principais vantagens associadas ao uso de termómetros de vidro líquido:
- São comparativamente mais baratos que outros aparelhos de medição de temperatura.
- São práticos e convenientes de usar.
- Não são semelhantes aos termómetros eléctricos, não necessitam de alimentação eléctrica nem de baterias para carregar.
- Podem ser aplicados frequentemente em áreas onde há problemas de electricidade.
- Produzem uma boa repetibilidade e a sua calibração permanece inalterada.
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Limitações
O uso de termómetros de líquido em vidro inclui também as seguintes limitações:
- São considerados inaptos para aplicações envolvendo temperaturas extremamente altas ou baixas.
- Não podem ser aplicados em regiões onde resultados altamente precisos são desejáveis.
- Como comparados com termómetros eléctricos, são muito fracos e delicados. Portanto, eles devem ser manuseados com cuidado extra, pois são susceptíveis de quebrar.
- Besides, eles não podem fornecer resultados digitais e automatizados. Portanto, seu uso é limitado a áreas onde apenas a leitura manual é adequada, por exemplo, um termômetro doméstico.
- “As leituras de temperatura devem ser anotadas imediatamente após a remoção porque um termômetro de vidro pode ser afetado pela temperatura ambiente, calor produzido pela mão segurando-o, limpeza, etc. Esta temperatura deve ser registrada porque um termômetro de vidro não oferece um recall da temperatura medida”.
- Temperatura de leitura através de termómetros de vidro líquido requerem uma visão brilhante.
- O elemento líquido contido num termómetro de vidro pode ser perigoso ou arriscado para a saúde devido aos seus potenciais derrames químicos.
- Estes termómetros exibem a temperatura quer em escalas Celsius ou Fahrenheit. Assim, a conversão de temperatura seria necessária se a leitura da temperatura for desejada em alguma outra escala.
Tipos de Termómetros de Líquido em Vidro
Existem dois tipos principais de Termómetros de Líquido em Vidro que são mencionados abaixo:
- termómetros de mercúrio
- termómetros de álcool
termómetros de mercúrio
Este tipo de termómetro foi desenvolvido por um físico de base alemã chamado Daniel Gabriel Fahrenheit.
Consiste em mercúrio como um líquido preenchido em um tubo de vidro. No corpo do tubo de vidro, são fornecidas marcas calibradas que facilitam a leitura da temperatura.
Forma-se um bulbo numa extremidade do termómetro que contém a maior parte do mercúrio.
A expansão e contracção deste tamanho de mercúrio é então aumentada no diâmetro extremamente fino do tubo de vidro. Isto ajuda a aumentar a sensibilidade do termômetro.
Em geral, a área sobre o mercúrio é preenchida com gases inertes como o nitrogênio. No entanto, esta área também pode ser evacuada.
Vários tipos de termômetros de mercúrio em vidro estão disponíveis. “Um termômetro de mercúrio máximo é um tipo único de termômetro de mercúrio que funciona por ter uma constrição no pescoço perto do bulbo.
O mercúrio é forçado para cima através da constrição pela força da expansão à medida que a temperatura aumenta. Quando há uma diminuição da temperatura, a coluna de mercúrio quebra na constrição e não pode retornar ao bulbo e permanecerá estacionária no tubo”
Por meio de um termômetro máximo, pode-se medir a temperatura máxima durante um período de tempo pré-determinado.
A reposição do termômetro máximo é um processo muito simples que requer apenas a oscilação brusca do termômetro.
O ponto de congelamento do mercúrio é – 38,83°C no qual ele se solidifica. Entretanto, não resulta em expansão após a solidificação e, portanto, não haverá perigo de quebra do vidro do tubo do termômetro.
Quando há aumento de temperatura, o gás nitrogênio preenchido acima do mercúrio no tubo de vidro geralmente desce pela coluna e fica preso lá.
Toda essa ação pode afetar o funcionamento do termômetro. Para evitar esta dificuldade, deve-se conseguir colocar termômetros de mercúrio no interior quando a temperatura cai para – 37°C.
Em áreas, onde o limite superior de temperatura é – 38,83°C, pode-se empregar um termômetro de liga de mercúrio e hélio com um i de congelamento.e. ponto de solidificação de – 61,1°C.
Termómetros de álcool
Termómetros de álcool estão a substituir os termómetros de mercúrio em muitas aplicações.
Empregam álcool como o líquido cheio em tubos de vidro. A faixa de medição de temperatura dos termômetros a álcool varia de 115°C a 785°C, onde o primeiro é o ponto de temperatura de congelamento do álcool e o segundo é o ponto de temperatura de ebulição do álcool.
Um termômetro típico para obter leituras de temperatura ambiental é necessário para ter uma faixa de temperatura de -20°F a 120°F i.e. -30°C a 50°C.
Álcool, sendo uma substância volátil pode resultar na separação da coluna no termómetro devido a choque mecânico.
A coluna pode então ser novamente unida fazendo o termómetro cair sobre uma superfície de madeira envolvida com muitas folhas de papel. “Segure o termômetro na posição vertical, a extremidade do bulbo para baixo, 4 a 6 polegadas sobre a superfície de madeira coberta com papel, e depois caia.
Após o bulbo do termômetro bater no papel, pegue o termômetro com a outra mão para evitar que se quebre. Pequenas quantidades de álcool podem se agarrar à porção do tubo capilar acima da coluna de álcool.”
Porção de alta temperatura do termômetro pode ser aquecida abaixo de uma lâmpada incandescente que trará o álcool para baixo da coluna.
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O termómetro também pode ser montado verticalmente durante a noite, o que permitirá o retorno do álcool à coluna.
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Este termómetro nunca deve ser utilizado com uma coluna de líquido separada, uma vez que geralmente leva a medições incorrectas de temperatura.
Leia também : O que é Temperatura ?