Termometria [Física]

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A termometria é o ramo da física relacionado com a medição da temperatura e o projeto e uso de termômetros e pirômetros.

A termometria ou medição de temperatura é importante para uma ampla gama de atividades, incluindo fabricação, pesquisa científica e prática médica. A medição precisa da temperatura foi desenvolvida apenas recentemente.

A termometria é de longe a mais antiga e simples técnica de análise térmica. Envolve sempre a medição da temperatura e normalmente a medição do tempo. Curvas de aquecimento e resfriamento têm sido usadas por muitos anos para estabelecer diagramas de fase. Qualquer tipo de termômetro pode ser usado para medição. Os mais comuns para gravação manual são termômetros de mercúrio em vidro; gravação automática e tratamento de dados tornam-se possíveis com termômetros de resistência e termopares.

O acoplamento de termometria com outras técnicas, como microscopia, difração de raios X e cópia espectroscópica é freqüente. As temperaturas de fusão são prontamente vistas e facilmente verificadas por observação microscópica. As transições de vidro, que causam apenas uma mudança de inclinação no registro de tempo e temperatura, exigem maior precisão e são definidas de maneira mais nítida pela observação do desaparecimento da deformação por microscopia de polarização. O registro constante da temperatura de transição é frequente na forma de determinação do ponto de congelamento (crioscopia) ou ponto de ebulição de determinação (ebuliometria). Por meio da termodinâmica de equilíbrio de duas fases, as mudanças nas temperaturas de transição são acopladas à concentração (massa e massa molecular) e aos calores de transição (entropia de transição). A maior precisão é alcançada na análise de macromoléculas lineares (polímeros). Mudanças de temperatura detransição tão pequenas quanto10-5 K são medidas para a determinação de massas moleculares da ordem de 105.

Termometria Invasiva

A termometria invasiva é o padrão atual para a maioria dos tratamentos de hipertermia, envolve colocar fisicamente sondas de termometria no tumor dentro de agulhas ou cateteres implantados para ler as temperaturas abaixo da superfície. Embora a precisão dos termômetros invasivos seja suficientemente precisa (tipicamente ± 0,3 ° C) para resolver diferenças importantes na dose térmica (como descrito anteriormente), esse tipo de termometria tem muitas desvantagens. As desvantagens incluem desconforto para o paciente e risco de hemorragia e / ou infecção, a despesa do tempo do médico necessário para a colocação do cateter e a necessidade de imagens para verificar a colocação de termômetros no volume alvo. Além disso, a natureza esparsa dos dados obtidos dificulta o controle espacial da deposição de energia ou altera o tratamento para melhorar as distribuições de temperatura. O método mais comum para fazer a termometria invasiva é inserir cateteres com extremidades cegas em um tumor, usando orientação por ultrassonografia ou tomografia computadorizada (TC). 

Alternativamente, para tumores profundamente assentados, termômetros podem ser colocados dentro de orifícios que são circundados por tumores, como o reto, uretra, bexiga ou colo do útero. As sondas podem ser sensores multipontos que permanecem fixos no local, ou os sensores são movidos ciclicamente durante o tratamento para registrar temperaturas em muitos pontos ao longo do cateter. Existem diretrizes publicadas sobre como essas medidas devem ser tomadas para todos os dispositivos de HT. Apesar de sua natureza esparsa, a termometria invasiva pode fornecer informações valiosas sobre a qualidade de um tratamento. Vários relatórios clínicos correlacionaram parâmetros relacionados à temperatura com a resposta clínica. 

O que é Temperatura?

A temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas que compõem a substância a ser examinada. A temperatura não deve ser confundida com calor.

Calor é a quantidade de energia vibracional contida em uma massa específica.

A temperatura (como massa, comprimento, tempo) é uma quantidade fundamental escolhida. Portanto, unidades arbitrariamente escolhidas (como graus Celsius, graus Fahrenheit ou Kelvin) são usadas para medir a temperatura. A temperatura é medida quantitativamente através da construção de um termômetro que faz uso de uma propriedade física da matéria que varia com a temperatura. Uma propriedade física que muda continuamente com a temperatura pode ser usada para medir a temperatura e é geralmente referida como sua propriedade termométrica.

Um fato curioso: Galileu inventou o primeiro termômetro. Em seu instrumento, a mudança de temperatura de um vaso de vidro invertido produzia a expansão ou contração do ar dentro dele, o que, por sua vez, alterava o nível do líquido com o qual o pescoço longo e aberto da boca da embarcação estava parcialmente preenchido. Esse princípio geral foi aperfeiçoado nos anos seguintes, experimentando líquidos como o mercúrio e fornecendo uma escala para medir a expansão e a contração provocadas em tais líquidos pela temperatura de subida e descida.

Pontos Fixos

Para qualquer escala de temperatura, é necessário ter dois pontos fixos. Estas são temperaturas nas quais propriedades físicas particulares se manifestam, por exemplo, fusão, fervura.

Pontos fixos comuns:

ponto de gelo – temperatura quando o gelo de água pura está em equilíbrio com a água líquida à pressão atmosférica padrão (76 mmHg).

ponto de vapor – temperatura quando existe água líquida pura em equilíbrio com o vapor de água à pressão atmosférica padrão.

ponto triplo * – temperatura quando o gelo de água pura, a água líquida pura e o vapor de água puro existem em equilíbrio.

  • há pontos triplos para muitas outras substâncias além da água

As escalas de temperatura são divididas em um número específico de graus entre os dois pontos fixos. O intervalo entre os pontos fixos superior e inferior é chamado de intervalo fundamental.

Por uma questão de interesse histórico, a escala Fahrenheit foi fundada nos seguintes pontos fixos:

ponto fixo inferior 0 graus (0 graus F) – a temperatura da mistura de sal mais fria atingida

ponto fixo mais alto 100 graus (100 graus F) – temperatura do sangue de cavalo

A escala de temperatura Kelvin (absoluta)

Esta escala usa o ponto triplo da água como ponto fixo superior e zero absoluto (movimento molecular zero) como ponto fixo inferior. O ponto triplo da água é atribuído a temperatura 273.16K, enquanto o ponto de gelo é 273.15K eo ponto de vapor 373.15K.

Por definição um grau Kelvin é: 1 / 273,16 (aproximadamente 0,00366) da diferença entre o zero absoluto e o ponto triplo da água.

A escala de temperatura Celsius

A escala Celsius foi introduzida para substituir a escala Centígrada . A escala Centígrada tinha o ponto de fusão do gelo como o seu ponto fixo inferior e o ponto de ebulição da água como o ponto fixo superior, ambos medidos à pressão atmosférica padrão. No entanto, ao contrário do ponto triplo da água, o ponto de fusão do gelo não pode ser medido com precisão suficiente para torná-lo um marcador absoluto. A escala Celsius está intimamente relacionada com a escala Kelvin. Por definição, um grau Celsius é: 1 / 273,16 (aproximadamente 0,00366) da diferença entre o zero absoluto e o ponto triplo da água.

Esta é a mesma definição de um grau Kelvin. Então, uma mudança de temperatura de 1K equivale a uma mudança de 1 grau C.

As duas escalas também são definidas pela equação:

Theta = T – 273,15

onde Theta está em graus Celsius e T é temperatura em Kelvin

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