Termômetros de bulbo

Autor: 
Marshall Brain

O termômetro de bulbo é o termômetro de vidro comum que você conhece desde criança. Ele contém um tipo de líquido, geralmente, mercúrio.

Os termômetros de bulbo trabalham em cima de um princípio simples: um líquido muda seu volume conforme sua temperatura é alterada. Os líquidos ocupam menos espaço quando estão frios e ocupam mais espaços quando estão quentes (esse mesmo princípio funciona com gases e é o princípio do balão de ar quente - para mais informações, veja Como funcionam os balões de ar quente).

Você provavelmente trabalha com líquidos todo dia, mas pode não ter percebido que a água, leite e óleo de cozinha ocupam mais ou menos espaço à medida que sua temperatura muda. Nesses casos, a mudança de volume é bem pequena. Todos os termômetros de bulbo utilizam um bulbo grande e um tubo estreito para acentuar a mudança de volume. Você pode observar isso fazendo o seu próprio termômetro de bulbo. Eis o que você vai precisar:

  • uma jarra ou garrafa de vidro com uma tampa impermeável - a tampa deve ser rosqueada, de metal ou plástico. Eu usei uma jarra de 1360g. A jarra precisa ser de vidro, de modo que seu formato não mude quando for comprimida;
  • uma furadeira ou um martelo e um prego grande;
  • massa simples, massa de calafetar ou goma de mascar;
  • um canudo - cerca de 23cm de comprimento, quanto mais fino, melhor, preferencialmente limpo;
  • corante de alimento (não obrigatório).

Para fazer seu termômetro:

  1. Faça um furo na tampa da jarra: seu diâmetro deve ser o mais próximo possível do diâmetro do canudo.
  2. Insira a ponta do canudo no furo e vede ao redor dele com a massa simples, dentro e fora da tampa. Depois de pronto, deve assemelhar-se a isso:

  1. Encha a jarra com água fria: você pode fazer isso enchendo-a com água e deixando-a na geladeira durante a noite, ou pegando água com gelo e despejando-a na sua jarra. Se desejar, acrescente o corante de alimento e agite.

    Coloque a jarra na mesa para mantê-la firme. A jarra deve estar cheia até a borda com água fria, sem que transborde.

  2. Coloque a tampa na jarra como mostra a figura acima: quando rosquear a tampa, pode ser que um pouco de água derrame pelas laterais e um pouco fique visível no canudo. Está tudo certo;
  3. Coloque a jarra na pia da cozinha, tampe-a e coloque água quente até a metade.

    Observe o nível do líquido no canudo e uma coisa bastante incomum acontecerá: você verá a água na jarra se dilatar. À medida que a água na jarra ficar morna, ela dilatará e subirá pelo canudo. Este tipo de dilatação acontece todo dia, mas nós não percebemos porque a quantidade de dilatação é muito pequena. Aqui, fica muito mais evidente porque passamos a água em dilatação por um canudo estreito. Nós realmente podemos ver isso acontecendo.

Você criou um termômetro de bulbo simples e que funciona muito bem. Se quisesse, você poderia verificar sua escala, e ele lhe diria a temperatura com exatidão. Entretanto, esse termômetro, em específico, apresenta alguns problemas:

  • já que o líquido é água, ele não consegue medir temperaturas abaixo de 0ºC (a água congelaria). Também não consegue medir temperaturas acima de 100ºC (a água ferveria);
  • já que o "bulbo" (a jarra) é grande, leva um certo tempo para o termômetro atingir a mesma temperatura que o objeto que está medindo - talvez uma hora;
  • já que a parte superior do tubo está aberta, a água pode evaporar e acumular pó e fragmentos.

A vedação com mercúrio em um termômetro de vidro pequeno resolve esses problemas. O tamanho pequeno do bulbo significa que ele atinge rapidamente a temperatura do que está medindo. O mercúrio também evita problemas de congelamento e ebulição associados à água.

Como você verifica a escala do termômetro? São usadas duas escalas comuns:

  • escala Fahrenheit - Daniel Fahrenheit decidiu arbitrariamente que os pontos de congelamento e ebulição da água seriam separados por 180º, e limitou a congelamento da água em 32º. Então, ele criou um termômetro, colocou-o na água gelada e marcou o nível do mercúrio no vidro em 32º. Em seguida, ele colocou o mesmo termômetro na água em ebulição e marcou o nível do mercúrio em 212º. Então, ele fez 180 marcas, com espaços iguais, entre esses dois pontos.
  • escala Celsius - Anders Celsius decidiu arbitrariamente que os pontos de congelamento e ebulição da água seriam separados por 100º, e limitou o ponto de congelamento da água em 100º. Sua escala foi invertida posteriormente, então, o ponto de ebulição da água passou a ser 100º, e o ponto de congelamento, 0º.

Como você pode ver, as escalas de temperatura que utilizamos com freqüência são completamente arbitrárias. Você poderia inventar sua própria escala se quisesse. Os pontos de congelamento e ebulição da água são precisos porque são facilmente reproduzidos, mas não há nada que o impeça de usar outra escala.