Temperatura O Que É

O que é temperatura, na prática

Temperatura é uma grandeza física que mede o grau de agitação das partículas de um corpo. Quanto mais rápido os átomos e moléculas se movem, mais quente está a substância. Simples assim. Nada místico, nada filosófico. É uma medição direta da energia cinética média dessas partículas. Se você quer saber temperatura o que é de verdade, esqueça as definições de livro didático e pense em algo como: "o quão agitada está a matéria aqui dentro".

Como se mede

Existem três escalas principais que você encontra no dia a dia e no trabalho: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Celsius é a escala padrão no Brasil e na maioria dos países do mundo. Água congela a 0 °C e ferve a 100 °C na pressão atmosférica normal. Fahrenheit é mais comum nos Estados Unidos — gelo a 32 °F, água fervendo a 212 °F. Kelvin é a escala absoluta, usada em ciência. Zero Kelvin (ou 0 K) é o zero absoluto, onde praticamente cessa toda agitação térmica. A conversão é trivial: K = °C + 273,15. No campo, eu uso frequentemente termopares tipo K (cromel- alumel) ligados a um conversor A/D com compensação de junta fria. Funciona bem na maioria das situações. A desvantagem? Cada milivolt gerado pelo termopar representa cerca de 25 °C de variação na faixa comum, mas a precisão cai drasticamente se a junta fria não for compensada adequadamente. Eu já perdi horas rastreando um erro de 3 °C porque o termistor de referência da placa de compensação estava mal posicionado. A solução foi colocar o termistor em contato térmico direto com os terminais de entrada e blindar tudo contra correntes de ar.

Também trabalho muito com RTDs de platina (PT100) quando preciso de estabilidade a longo prazo. A resistência do PT100 varia 0,385 por grau Celsius. Um multímetro de boa resolução consegue captar variações da ordem de 0,01 °C, mas só se você usar excitação de corrente constante e configuração de 4 fios para eliminar o erro de queda de tensão nos condutores de ligação. Dois fios? Esqueça. O erro de fio pode facilmente somar 0,5 °C ou mais dependendo do comprimento do cabo.

Pegadinhas que ninguém conta

Muita gente acha que temperatura e calor são a mesma coisa. Não são. Calor é energia em trânsito entre corpos com temperaturas diferentes. Temperatura é o estado termodinâmico de um corpo. Quando você coloca uma peça de metal no forno, ela ganha energia térmica (calor), e essa energia aumenta a agitação das partículas, elevando sua temperatura. O forno fornece calor; a peça ganha temperatura. Outro ponto que as pessoas ignoram: temperatura não é uniforme em nenhum sistema real. Sempre existe um gradiente térmico. Se você medir a temperatura de um bloco de alumínio com 1 metro de lado, as pontas podem estar a temperaturas diferentes mesmo dentro de um banho térmico, especialmente durante a fase de transição. Eu sempre esperei pelo menos 15 a 30 minutos após estabilizar a temperatura do banho antes de registrar qualquer leitura em sistemas maiores. Leitura prematura dá dados errados e você gasta tempo retestando.

Uma limitação séria dos sensores de resistência (RTD e termistor) é a autocorrosão por corrente de excitação. Se você passar 1 mA através de um termistor de 10 k, a potência dissipada é I²R = 0,1 mW. Parece pouco, mas em ambientes de baixa transferência de calor isso eleva a própria temperatura do sensor em 0,1 a 0,5 °C acima do meio. Solução: use corrente de excitação na faixa de 100 µA e meda de forma intermitente, não contínua. Economia de energia não é o objetivo aqui — precisão é. Se você trabalha com medições de alta precisão em faixas abaixo de 0 °C, termopares tipo T (cobre-constantan) são melhores que tipo K. O tipo K sofre de instabilidade em atmosferas redutoras e pode drenar crômio do fio positivo, causando deriva gradual. Já vi sensores tipo K em reatores químicos descalibrarem 5 °C em poucos meses sem ninguém perceber. Substituir por tipo T ou PT100 resolveu.

Quando a medição simplesmente falha

Nenhum método de medição de temperatura funciona em todas as situações. Termopares têm resolução limitada em baixas temperaturas. RTDs são sensíveis a vibrações mecânicas que podem causar variações de resistência parasitas. Termômetros infravermelhos dependem da emissividade do material — e a emissividade muda com oxidação, textura e temperatura. Um aço polido pode ter emissividade de 0,1; o mesmo aço oxidado sobe para 0,7 ou mais. Se o seu pirômetro estiver calibrado para = 0,95 e você medir aço polido a 500 °C, o erro pode passar de 100 °C. Para medições que exigem menos de 0,1 °C de incerteza, termômetros de resistência de platina calibrados em pontos fixos (ponto triplo da água, ponto de congelamento do zinco) são o padrão da indústria. Qualquer coisa abaixo disso e você precisa pensar em termometria de ruído ou técnicas ópticas, que são outro nível de complexidade e custo.

Se a sua aplicação envolve temperaturas muito altas — acima de 1300 °C para termopares comuns — aí entra a necessidade de materiais refratários, tubos de proteção cerâmicos e, muitas vezes, troca frequentede sensores porque o material do termopar sinteriza e altera suas propriedades Seebeck ao longo do tempo. É desgaste natural. Nenhum sensor dura para sempre nessas condições.