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Termômetro de Galileu

O Termômetro de Galileu é uma invenção bastante engenhosa que relaciona o peso de objetos flutuantes com a força de empuxo exercida sobre eles.

Por: Rafael Helerbrock Usando conceitos de hidrostática, dilatação térmica e de peso, Galileu produziu o primeiro termômetro.

Usando conceitos de hidrostática, dilatação térmica e de peso, Galileu produziu o primeiro termômetro.

O primeiro termômetro foi criado em 1593 pelo italiano Galileu Galilei, apesar de atualmente sua invenção ser considerada um termoscópio, uma vez que o dispositivo não permite uma medida precisa da temperatura, sendo somente capaz de indicar pequenas amplitudes de variação na temperatura ambiente.

Como o termômetro foi feito?

Esse termômetro foi feito com uma coluna de vidro quase totalmente preenchida com água. Em seu interior, eram colocados vários bulbos fechados de vidro preenchidos com líquidos, tais como água ou álcool, além de ar. Com a mudança na temperatura do ambiente, após certo tempo, a água tende a entrar em equilíbrio térmico com o exterior, e essa variação térmica afeta o seu volume. Com a mudança de volume da água, sua densidade também se altera, fazendo bulbos de diferentes massas flutuarem ou afundarem.

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A leitura da temperatura nesse dispositivo é bastante simples. Em cada um dos bulbos de vidro, há uma pequena placa metálica com uma marcação de temperatura. O bulbo que ficar mais baixo indica o valor mais próximo da temperatura ambiente.

Mesmo nos dias atuais, é possível encontrar diversos termômetros baseados no mecanismo da invenção de Galileu. Eles são plenamente capazes de medir a temperatura ambiente, no entanto, são mais usados na ornamentação de ambientes, já que são dispositivos bastante bonitos e funcionais.

O Termômetro de Galileu é extremamente bonito e engenhoso.
O Termômetro de Galileu é extremamente bonito e engenhoso.

Funcionamento do termômetro

Assim como todo termômetro, o termômetro de Galileu não mede a temperatura de outros corpos, mas a sua própria temperatura, por isso é necessário que se espere um tempo até que se atinja a condição de equilíbrio térmico.

Galileu Galilei realizou contribuições importantíssimas para a Ciência.
Galileu Galilei realizou contribuições importantíssimas para a Ciência.

O termômetro de Galileu é bastante engenhoso, pois utiliza a relação entre o peso do conteúdo de cada bulbo de vidro e a força de empuxo exercida pela água para calibrar a leitura da temperatura externa. A calibragem desses bulbos é feita por meio da etiqueta metálica, que tem massas (e pesos, consequentemente) ligeiramente diferentes para cada um deles, fazendo com que o bulbo desça quando o valor de temperatura escrito nele seja atingido pela água do termômetro.

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A calibragem fina do termômetro é o seu ponto mais importante. As massas das etiquetas metálicas devem ser precisas, de modo que se consiga a melhor leitura de temperatura possível. Além disso, tão melhor será o termômetro quanto mais bulbos ele tiver, pois isso permite a leitura de mais valores de temperatura.

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O empuxo é uma força vertical, definida por Arquimedes, que se direciona para cima e é exercido sobre os corpos mergulhados em fluidos. A intensidade dessa força (E) depende da porção de volume imerso (V) de cada objeto, bem como da densidade (d) do fluido. Quando a densidade do líquido aumenta, a força de empuxo também aumenta.

A densidade, por sua vez, é uma medida da quantidade de massa de uma substância dividida pelo volume ocupado por ela. Com o aquecimento da água, por exemplo, o seu volume aumenta pela dilatação volumétrica, e a densidade diminui, bem como a força de empuxo. Dessa forma, a força resultante sobre os bulbos de vidro altera-se.

Na equação acima, o termo entre parênteses é a densidade (d) do líquido, que se altera com a temperatura de acordo com o seu coeficiente de dilatação volumétrica (γ). O peso dos bulbos não se altera com a temperatura, mas, sim, o empuxo, portanto, se a temperatura aumentar, o empuxo diminuirá, fazendo com que os bulbos com etiquetas de temperatura maiores desçam.