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Determinação de Temperatura da Água e Análise da Calibração do
Termômetro
Resumo. Atualmente existem métodos mais eficientes de analisar a temperatura de algum líquido,
um destes, seria a utilização do termômetro digital, porém, o trabalho a seguir consiste em
analisar a temperatura de um solvente como a água verificando a calibração do termômetro de
coluna de mercúrio, a fim de obter resultados compatíveis com os valores teóricos dos pontos de
fusão e ebulição da água.
Palavras-chave: temperatura, escala, calibração.
Objetivos
Com a água nos pontos de fusão e ebulição é
possível verificar a calibração de um termômetro de
coluna de mercúrio, o método consiste em
comparar o valor fornecido pelo termômetro com o
valor real dos pontos de congelamento e evaporação
da água em seu estado puro.
Introdução
Apesar de serem palavras com sentidos
parecidos, existe diferença nos conceitos de calor e
temperatura (1).
Calor, ou energia calorífica, é uma forma de
energia que é diretamente transferida de um objeto
mais quente para um mais frio, calor é a energia em
transito. Após a absorção de calor por um objeto, o
mesmo contém mais energia, neste caso, não é
correto dizer que o objeto contém mais calor (1).
A temperatura de um objeto mede a energia
cinética média de suas partículas. Quando o calor é
transferido para um objeto, a energia cinética média
de suas partículas componentes é aumentada, estas
partículas movem-se então mais rapidamente e a
temperatura do objeto aumenta (1).
Quando a transferência de calor para um objeto
não provoca o aumento da temperatura, significa
que a energia cinética não está aumentando. Esta
energia está aumentando apenas a energia potencial
média das partículas do objeto, isto ocorre em
mudanças de estado físico (1).
A adição de calor ao gelo a 0°C não causa
aumento de temperatura, ou seja, a energia cinética
média das moléculas permanece constante. O gelo
funde, formando água liquida ainda em 0°C. A
energia potencial média das moléculas na água
liquida é maior do que das moléculas de gelo, na
mesma temperatura (1).
Para medir a temperatura utiliza-se,
normalmente, um termômetro, que consiste em um
tubo capilar fino conectado a um reservatório de
paredes finas cheio com algum líquido (em geral,
mercúrio). A medida que a temperatura aumenta, o
liquido expande. O aumento de volume provoca a
elevação do líquido no capilar e altura desse líquido
no capilar é proporcional à temperatura (2).
Para avaliar a exatidão do termômetro ou de
qualquer instrumento, utiliza-se a calibração, que é
definida por um conjunto de operações que
estabelece, em condições específicas, a relação
entre valores indicados por um instrumento de
medição e os valores correspondentes das
grandezas estabelecidos por padrões (4).
Existe uma lei com a proibição do uso de
termômetros de coluna de mercúrio, pois o
mercúrio pode causar problemas ao sistema nervoso
central e à tireoide, caso a exposição ao material
ocorra por períodos longos. A resolução
determinada pela a ANVISA (Agência Nacional de
Vigilância Sanitária) proíbe a fabricação,
importação, comercialização destes termômetros
em todo o território nacional (3).  
A escala da temperatura tem como base os
pontos de congelamento e ebulição da água. Em seu
ponto de fusão, um substancia pura como a água
pode existir tanto como sólido quanto como líquido,
em contato um com o outro, à mesma temperatura.
Adicionando calor a essa mistura, parte do
sólido se fundirá, formando mais líquido,
permanecendo a temperatura constante enquanto o
sólido estiver fundido. Retirando calor da mistura, o
líquido congela para produzir mais sólido, uma vez
sem variar a temperatura (2).
A constância da temperatura durante essas
mudanças de fase tornam estas temperaturas ideais,
para servirem como pontos de calibração em uma
escala de temperatura. Essa circunstancia funciona
apenas com a água no estado puro, para demais
tipos de estado da água, terá variações ao checar a
calibragem de um termômetro (2).
A escala Celsius de temperatura foi baseada na
definição de 0°C para o ponto de congelamento da
água e do 100°C como o ponto de ebulição.
Atualmente o SI define a escala de temperatura
Celsius em termos da sua relação com a escala
Kelvin de temperatura mesmo embora o intervalo
de 100 graus entre os pontos de congelamento e
fusão da água seja mantido (2).
O tamanho do grau na escala Kelvin é o mesmo
que na escala Celsius, o que difere é a localização
do ponto zero. Na escala Kelvin, a água congela a
273,15 K, sendo a relação entre escalas Celsius e
Kelvin dada por (2).
°C = K ˗ 273,15
Nota-se que na escala Kelvin não há o uso do
símbolo de grau (1).
Nos países de língua inglesa utiliza-se a escala
Fahrenheit, que não se usa, em geral, nos trabalhos
científicos. Nesta escala a água congela a 32°F e
ferve a 212°F (5).
Procedimento Experimental
Utilizando um termômetro com coluna de
mercúrio fabricado pela empresa Incoterm, tendo a
escala de temperatura de -10°C a 110°C, assim
como uma régua milimétrica dispõe o erro de ±
0,5°C.
Efetuou-se a análise de temperatura da água
com pedras de gelo presente no interior de um
recipiente, em seguida retirou-se o termômetro do
banho de gelo e o colocou em um recipiente de
água com a temperatura ambiente. Posteriormente,
o termômetro foi colocado em um recipiente com
água em ebulição.
Cada análise de temperatura levou de trinta
segundos a um minuto para ser executada.
Resultados e Discussão
Os dados experimentais de temperatura da água
obtidos pelo mesmo termômetro foram anotados e
organizados na forma de tabela. A Tabela 1 mostra
os valores de temperatura obtidos por meio de um
termômetro de coluna de mercúrio.
Tabela 1. Temperaturas analisadas com o
mesmo termômetro.
Água Temperatura °C
Ambiente 24,0 ± 0,5
Com gelo 8,0 ± 0,5
Em ebulição 92,0 ± 0,5
Utilizou-se a água em temperatura ambiente
apenas para evitar o choque térmico ao passar o
termômetro do recipiente com água gelada para o
recipiente com água fervendo.
Inicialmente, ao analisar os dados, verifica-se
certa discordância com o valor teórico. Sabe-se que
o valor do ponto de fusão da água é a 0°C e do
ponto ebulição da água é a 100°C, sendo assim,
acredita-se que o termômetro utilizado esteja
descalibrado.
Não saber a origem da água analisada pode
influenciar nos resultados, já que os valores teóricos
dos pontos de fusão e ebulição da água servem
apenas para a mesma em seu estado puro,
impurezas e minerais podem alterar os valores de
temperatura.
É possível identificar no gráfico abaixo a
calibração do instrumento utilizado no
procedimento experimental
Pode-se dizer que a equação abaixo serve para
verificar qual a temperatura que o termômetro
utilizado no experimento fornece.
y = 0,84x + 8
Se o objetivo, por exemplo, é encontrar uma
temperatura da água a 25°C
y = 0,84(25) + 8
y = 29°C
O termômetro apresentará uma temperatura de
29°C.
O valor 8 encontrado na equação do gráfico
representa o coeficiente linear da reta, ou seja,
efetuando substituições para x encontrará o valor de
y obtendo o valor fornecido pelo termômetro.
Ao atribuir o valor de 0°C ou 100°C para x a
equação ficaria:
y = 0,84(0) + 8
y = 8°C
ou
y = 0,84(100) + 8
y = 92°C
É notável que substituindo x por 50°C, o
resultado será 50°C.
y = 0,84(50) + 8
y = 50°C
Esse fato justifica-se por conta do valor 50°C
ser a metade do valor teórico do ponto de ebulição
da água, no caso, 100°C, sendo assim qualquer tipo
de desajuste do termômetro, montando a equação
do coeficiente de calibração a partir do gráfico e
substituir o x por 50°C, terá o mesmo valor de
50°C.
O r2 associa as medidas do experimento
relacionando os seus valores e varia de 0 a 1.
Quanto mais próximo de 1 menor será a dispersão.
Como foram analisados apenas dois valores como
os pontos de fusão e ebulição da água é natural o
valor ser muito próximo a 1.
O processo demonstra a que nível o termômetro
utilizado no experimento não está com calibração
exata.
Conclusão
Os dados indicam que o termômetro utilizado
no experimentoestá desajustado, pois, em
temperaturas menores de 50°C apresenta um valor
maior do que o normal, enquanto em temperaturas
maiores de 50°C indica um valor menor do que o
estabelecido. Apesar de fatores internos e externos,
como desconhecer a origem da água analisada, não
é o suficiente para apresentar mudanças
significativas nas temperaturas observadas.
Referências
(1) J. B. Russel. “Química Geral” volume 1, 2°
edição, p. 18-21.
(2) J. E. Brady, G. E. Humiston. “Química
Geral” volume 1, 2º edição, p. 8-19.
(3) Revista virtual SBQ.
http://www.sbq.org.br/noticia/term%C3%B
4metro-e-medidor-de-press%C3%A3o-com
-merc%C3%BArio-ser%C3%A3o-proibido
s-partir-de-2019 acesso em 15/06/2019.
(4) Guia para qualidade em química analítica
http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/a
nvisa/laboratorios.pdf acesso em
18/06/2019
(5) T. L. Brown, H. E. Lemay Jr, B. E, Bursten.
“Química Ciência Central” 7º edição, p.
10-11.
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