Como se mede a temperatura de um corpo?

Passo 1

O enunciado pergunta “Como se mede a temperatura de um corpo?”; o conteúdo envolve termometria, ou seja, o estudo dos métodos e instrumentos que convertem alguma grandeza física dependente da temperatura em uma leitura, geralmente em graus Celsius ( ^\circC) ou Kelvin (K). Para resolver, vamos ver o conceito de temperatura, o princípio de funcionamento dos termômetros mais comuns e como eles são calibrados.

Passo 2

Definimos temperatura como a grandeza que caracteriza o estado térmico de um corpo e que determina se, ao sermos colocados em contato, haverá troca de calor até o equilíbrio térmico. Em termometria, escolhe-se uma propriedade física P (volume de um líquido, resistência elétrica, tensão termoelétrica etc.) que varia de modo previsível com a temperatura T.

Passo 3

O princípio geral de um termômetro é:
1. Escolher a grandeza P(T) monotônica em relação a T.
2. Calibrar o aparelho em pontos fixos de temperatura conhecida (por exemplo, ponto de fusão do gelo a 0\,^\circ\mathrm{C} e ponto de ebulição da água a 100\,^\circ\mathrm{C} sob pressão padrão).
3. Medir a propriedade P no corpo-alvo e converter o valor de P na escala de temperatura usando a curva de calibração.

Passo 4

Termômetro de líquido em vidro (mercúrio ou álcool):
\bullet A propriedade P é o volume do líquido, que se expande com T.
\bullet A escala é gravada na ampola: cada gradua\c{c}~{a}o corresponde a um valor de temperatura obtido na calibra\c{c}~{a}o nos pontos de gelo e vapor.
\bullet Basta colocar o bulbo em contato com o corpo até estabilizar e ler o nível do líquido.

Passo 5

Termômetro de resistência (RTD – Resistance Temperature Detector):
\bullet A propriedade P é a resistência elétrica R de um material (geralmente platina), que cresce aproximadamente linearmente com T.
\bullet Usa-se a relação calibrada
R(T) = R_0 \bigl(1 + \alpha\, T\bigr)
onde R_0 e \alpha vêm da calibração.
\bullet Mede-se R com ponte de Wheatstone ou circuito de corrente constante e converte-se para T.

Passo 6

Termopar (jun\c{c}~{o}es de dois metais diferentes):
\bullet A propriedade P é a tensão termoelétrica gerada pela junção, segundo o efeito Seebeck.
\bullet A f.e.m. E do termopar satisfaz
E = S\,(T - T_{\text{ref}}),
onde S é a sensibilidade (coeficiente Seebeck) e T_{\text{ref}} é a temperatura de referência (normalmente em um banho de gelo a 0\,^{\circ}\mathrm{C}).
\bullet Mede-se E com um voltímetro de alta impedância e calcula-se T.

Passo 7

Pirômetro ou termômetro infravermelho (medida sem contato):
\bullet Baseia-se na radiação térmica emitida pelo corpo, que segue a lei de Planck.
\bullet O detector mede a intensidade radiativa em um comprimento de onda ou faixa, e um circuito converte esse sinal em temperatura, assumindo emissividade conhecida do objeto.
\bullet Útil para temperaturas muito altas ou objetos em movimento.

Passo 8

Calibração e precisão:
\bullet Todo termômetro deve ser comparado a padrões (Instrumentos–padrão primário) para ajustar sua curva P(T).
\bullet Verifica-se fonte de erro (tempo de resposta, condutividade térmica, emissividade, ruído elétrico) e aplica-se correções.

Resposta

Para medir a temperatura de um corpo, utiliza-se um termômetro que explora uma propriedade física P que varia com T, calibra-se essa relação em pontos fixos (por exemplo, gelo a 0\,^\circ\mathrm{C} e vapor a 100\,^\circ\mathrm{C}) e, depois de equilibrado, lê-se P no instrumento e converte-se no valor de temperatura por meio da curva de calibração.

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