- Como construir um termoscópio de líquido.

- Como é o funcionamento de um termoscópio de líquido.

- Como tornar o termoscópio mais eficiente.

- O que é necessário para transformar um termoscópio em termômetro. 

Nenhum

1. Como surgiram os primeiros termoscópios:

Do endereço :

 http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/a-evolucao-dos-termometros-das-escalas.htm 

Imprima o texto grifado a seguir, que descreve a evolução dos  termômetros, e passe para os alunos para servir  como histórico motivador para atividade de investigação que será proposta. 

"O primeiro termômetro foi criado por Galileu Galilei em 1592. Galileu, considerado o pai da experimentação, foi físico, matemático, astrônomo e filósofo italiano que teve papel muito importante na evolução das ciências. O aparelho construído por ele era feito de um fino tubo de vidro, que tinha uma de suas extremidades colocada em recipiente contendo água colorida e na outra um bulbo, também de vidro. Utilizado pelos médicos da época para medir a temperatura das pessoas, esse aparelho não pôde ser considerado um termômetro, pois não tinha escalas para averiguar a temperatura, de modo que ele permitia apenas a comparação entre as temperaturas de dois corpos ou objetos. Diante disso ele foi conhecido como “termoscópio de Galileu”. 

Surgimento dos termômetros de líquido 

O termoscópio de Galileu realizava as comparações de temperaturas através da dilatação ou contração do ar que existia dentro do bulbo do aparelho. No século XVII surgiu o primeiro termômetro de líquido, construído por Jean Rey, um médico francês. Muito semelhante aos termômetros atuais, o aparelho de medição de temperaturas construído por Jean media a variação da temperatura através da contração ou dilatação da água contida no reservatório. "

Figura 1. Diagrama que representa um termoscópio de líquido tipo o primeiro construído por Galileu ,
imagem obtida de http://4.bp.blogspot.com/_rL7WwcjBUGk/SpqoMH_75-I/AAAAAAAAAHc/a-8A1a0fnlY/s400/08_HC_01_04.gif.

2. Construção de Termoscópio de Líquido 

Nesta parte iremos iniciar a construção de um termoscópio de líquido, seguindo os passos abaixo:

A. Material :

Distribua a turma em grupos de 5 alunos e para cada grupo entregue :

1. Água com corante alimentício de cor forte (azul escuro , verde ou vermelho).
2. Vidro capilar ou uma carga de caneta esferográfica vazia.
3. Um vidro de remédio de tamanho aproximado de 50 ml com sua respectiva tampa emborrachada. 

Figura 2. Imagem do vidro e a borracha com o capilar.Imagem: Daniel R Ventura. 

B. Montagem 

1. Encha o vidro com água e corante até boca.
2. Faça um furo estreito na borracha da tampa do vidrinho, usando para isso um preguinho e no furo atravesse a carga de caneta vazia ou o capilar de vidro.
3. Escolha um capilar de aproximadamente 12 cm  e ao inseri-lo na borracha, deixe a maior parte para fora do vidro, colocando o bem justo para não permitir vazamento.
4. Tampe cuidadosamente de forma que o vidro fique cheio e o nível do líquido,  a temperatura ambiente, fique localizado no início do tubo estreito pouco acima da da borracha, como mostrado na figura abaixo.

Figura 3. Vidro de remédio cheio de água com corante azul e capilar de vidro preso a borracha, formando o termoscópio de líquido. Imagem: Daniel R Ventura.

3. Testando o termoscópio de líquido

Nesta etapa, com os termoscópios já construídos, os alunos irão testar o funcionamento do mesmo. Antes de iniciar a atividade, peça que anotem as hipóteses relacionadas ao procedimento.

Levantamento de hipóteses :

1. O que causa a variação da coluna de líquido?

2. Como podemos provocar a variação da coluna de líquido?

3. A altura da coluna de líquido está relacionada a temperatura do objeto que foi colocado em contato com o vidro? 
    

4. Colocando o vidro em contado com uma substância de temperatura conhecida a 15^o C e outra a 50^o C e fazendo as divisões é possível medir aproximadamente a temperatura de uma pessoa usando este termoscópio? 

Antes de iniciar o teste, alguns conceitos devem ser adquiridos

A. Temperatura: 

Sugira uma busca na internet do conceito de temperatura e de equilíbrio térmico, a definição apresentada abaixo foi obtida do Link: TEMPERATURA

Temperatura é a grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo. A temperatura caracteriza o estado térmico de um corpo.

O recurso a seguir pode ser acessado para um melhor entendimento do conceito de temperatura, no filme "Os Curiosos- Temperatura" é colocado a diferença entre calor e temperatura e um experimento é realizado por duas equipes para montar uma escala termométrica. Assistindo o filme o estudante ficará motivado a construir o seu experimento. 

Os Curiosos – Temperatura 

B. Equilíbrio térmico: 

Peça aos alunos para darem exemplos de situações onde dois corpos que estão inicialmente a temperatura diferentes e são colocados em contato. Peça que descrevam o que ocorre com a temperatura destes após algum tempo. 

Dois ou mais corpos, em temperaturas diferentes, quando colocados em contato e isolados da influência externa, trocam calor e tendem a uma uniformidade na temperatura, este estado é denominado de equilíbrio térmico.

C . Procedimento com o termoscópio

1. Tome o termoscópio feito com o vidro cheio de líquido, que servirá de bulbo, e um capilar, por onde o líquido (água com corante) irá se deslocar.
    
2.  Envolva o reservatório de líquido com as mãos.
    
3.  O que se observa após um certo tempo? 
    
4. O nível da coluna de líquido subiu? 
    
5. A temperatura do bulbo diminuiu com o contato com sua mão?
   
   Resposta esperada para os itens 3-5: Após algum tempo o líquido do vidro, inicialmente a temperatura ambiente, entra em equilíbrio térmico com sua mão e a coluna de líquido subirá, pois será aquecido pelo calor de suas mãos. Sendo assim  o nível da coluna de líquido sobe. 
    
6. Encontre duas maneiras de  aumentar a temperatura do termômetro.
   Resposta esperada : Usando as mãos ou uma água aquecida, quando o tubo usado na construção do termoscópio não for muito fino ele funcionará melhor somente com água aquecida. 
    
7. Cite duas maneiras de abaixar a temperatura do termoscópio, ou seja, fazer a coluna de líquido abaixar.
   
   Resposta esperada: Colocando o vidro em contato com  água gelada ou álcool.  
    
8. Como você poderia usar este termoscópio para comparar a temperatura de duas pessoas?
   Resposta esperada: coloque inicialmente o termoscópio em contato com água a temperatura ambiente para o liquido baixar até o início do tubo capilar e posteriormente uma pessoa deve segurar o termoscópio até que o líquido pare de subir. Registre até que altura o líquido subiu. Depois todo o processo deve ser repetido com a segunda pessoa. Compare qual foi a altura atingida no contato com cada uma das pessoas. 
    
9. O que ocorre com o nível de água do termoscópio quando esta é aquecida?
    
10. E quando a água é resfriada?
     
11. O que falta para podermos chamar o termoscópio de termômetro?
    Resposta esperada: Todo termômetro tem uma escala graduada com valores numéricos, se fizermos uma escala neste termoscópio ele se transforma em termômetro.
     
12. Em que princípio se baseia a construção de termômetro comuns?
    Resposta esperada: na dilatação do líquido existente dentro do bulbo. 
     
13. Quais líquidos se usa com mais frequência na construção de termômetros de líquido?
    Resposta esperada: Mercúrio ou álcool com corante.
     
14. Por que estes líquidos são melhores que a água para se construir um termômetro?
    Resposta esperada: Pois este líquido são sensíveis variações na temperatura. Variam seu volume mais facilmente que a água. 
     
15. Volte nas anotações feitas para as hipóteses e confira se elas estão corretas. 

Figura 4. Termômetro clínico de mercúrio. Escala  que varia  de 35 a 42 graus Celsius. Por : Daniel R Ventura

16. Os alunos podem acessar o recurso a seguir  e ter uma melhor compreensão das escalas, logo depois poderão, seguindo as orientações propostas na animação do recurso "construindo e calibrando um termômetro", ter as orientação para calibrar o seu termoscópio. 

Construindo e calibrando um termômetro 

Um termoscópio de liquido pode ser construído seguindo os seguintes passos:

http://www.adorofisica.com.br/comprove/termologia/termo_termoscopio.html

Um vídeo explica o funcionamento de um termoscópio:

http://www.youtube.com/watch?v=f9H1hbBAnFc

Num procedimento simples pode ser construído um termoscópio de Galileu com material acessível, seguindo os passos propostos no roteiro do endereço a seguir:

http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=187&TERMOSCOPIO+DE+GALILEU

Avalie se o aluno consegue propor a construção de um termoscópio com um material análogo e se durante a construção ele propõe melhoras. 

Peça o aluno para descrever o funcionamento do termoscópio construído e associar seu funcionamento ao de um termômetro.