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Como funciona um termômetro Galileo

Baseado em um termoscópio inventado por Galileo Galilei no início do século 17, o termômetro na mesa de seu colega de trabalho é chamado Termômetro galileo.

Um termômetro simples e bastante preciso, hoje é usado principalmente como decoração. O termômetro Galileo consiste em um tubo de vidro selado que é preenchido com água e várias bolhas flutuantes.

As bolhas são esferas de vidro preenchidas com uma mistura líquida colorida. Esta mistura líquida pode conter álcool ou apenas água com corante alimentar.

Presa a cada bolha está uma pequena etiqueta de metal que indica a temperatura. Um símbolo de número e grau está gravado na etiqueta. Essas etiquetas de metal são, na verdade, contrapesos calibrados.

O peso de cada tag é ligeiramente diferente das outras. Como as bolhas são todas de vidro soprado à mão, elas não têm exatamente o mesmo tamanho e formato.

As bolhas são calibradas adicionando-se uma certa quantidade de líquido para que tenham exatamente a mesma densidade. Assim, depois que os rótulos ponderados são colocados nas bolhas, cada uma difere levemente em densidade (a razão entre massa e volume) das outras bolhas, e a densidade de todas elas é muito próxima da densidade da água circundante.

Um objeto imerso em um fluido experimenta duas forças principais: o impulso para baixo da gravidade e o impulso para cima da flutuabilidade. É a força da gravidade para baixo que faz esse termômetro funcionar.

A ideia básica é que, conforme a temperatura do ar fora do termômetro muda, o mesmo ocorre com a temperatura da água ao redor das bolhas.

Conforme a temperatura da água muda, ela se expande ou se contrai, mudando assim sua densidade. Portanto, em qualquer densidade, algumas bolhas flutuarão e outras afundarão. A bolha afundando indica a temperatura atual aproximada.

Considere este exemplo:

Digamos que haja cinco bolhas no termômetro:

  • Uma bolha azul representando 60 graus.
  • Uma bolha amarela representando 65 graus.
  • Uma bolha verde representando 70 graus.
  • Uma bolha roxa representando 75 graus.
  • Uma bolha vermelha que representa 80 graus.

A bolha azul (60 graus) é a bolha mais pesada (mais densa), e cada bolha subsequente é ligeiramente mais leve, com a bolha vermelha sendo a mais leve.

Agora, digamos que a temperatura na sala seja de 70 graus. Como o ar circundante tem 70 graus, sabemos que a água dentro do termômetro também está em torno de 70 graus.

As bolhas azuis e amarelas (60 e 65 graus, respectivamente) são calibradas para ter densidades mais altas do que a água nessa temperatura, então elas afundam. As bolhas roxas e vermelhas têm uma densidade menor que a da água ao redor, então elas flutuam até o topo do termômetro.

Como a bolha verde é calibrada para representar 70 graus, a mesma temperatura da água, ela afunda ligeiramente de forma que flutua logo abaixo das bolhas roxa e vermelha, indicando a temperatura da sala.

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