Calibração de um Termopar

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Os termopares disponíveis no mercado têm os mais diversos formatos, desde os modelos com a junção a descoberto que têm baixo custo e proporcionam tempos de resposta rápidos, até aos modelos que estão incorporados em sondas. Está disponível uma grande variedade de sondas, adequadas para diferentes aplicações (industriais, científicas, investigação médica, etc...).

O termopar é por essência um conversor de energia termelétrica, contudo, o uso dos termopares metálicos é limitado à medição de temperatura e não como fontes de energia elétrica devido ao baixo rendimento que oferecem. Certas junções feitas com materiais semicondutores como arsenieto de gálio e antimonieto de índio é que são usados para este fim.

Quando se procede à escolha de um termopar deve-se ponderar qual o mais adequado para a aplicação desejada, segundo as características de cada tipo de termopar, tais como a gama de temperaturas suportada, a exatidão e a confiabilidade das leituras, entre outras. Em seguida fornece-se o nosso guia (com o seu quê de subjetivo) para os diferentes tipos de termopares.

3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

3.1. Material Utilizado

Para este experimento, utilizou-se:

2 pedaços de fios Constantan

1 pedaço de fio de cobre

1 ebulidor de imersão

1 termômetro

1 voltímetro

1 haste

2 grampos com isoladores

2 fios de conexões

1 recipiente com água

3.2. Procedimento Adotado

Com o experimento já montado, deixou-se a junção de referência à temperatura ambiente e mergulhou-se a junção de medida do termopar na água à temperatura ambiente, com isso, usou-se o voltímetro para medir a diferença potencial, enquanto que com o termômetro, mediu-se a temperatura da água.

Após esta primeira etapa, continuou-se a medição de diferenças de potenciais para cada acréscimo de 5°C à temperatura inicial.

4-RESULTADOS

4.1. Tratamento dos Dados

Após a medição das diferenças de potencial em função do aumento da temperatura da água, obtiveram-se os seguintes resultados:

Temperatura (°C)

Diferença de

Potencial (mV)

(T0) °C

26,5

0,2

(T0 + 5) °C

31,5

0,3

(T0 + 10) °C

36,5

0,3

(T0 + 15) °C

41,5

0,5

(T0 + 20) °C

46,5

0,6

(T0 + 25) °C

51,5

0,8

(T0 + 30) °C

56,5

0,9

Tabela 1: Valores de diferença de potencial medidas com o multímetro.

Em que T0 é a temperatura inicial, que neste caso era 26,5 °C, enquanto que a diferença de potencial para esta temperatura foi de 0,2 mV.

Da tabela acima construiu-se o gráfico abaixo:

[pic 5]

Gráfico 1: Diferença de Potencial em função da Temperatura.

De acordo com a equação teórica ε = αΔT, o valor de α representa o coeficiente de Seebeck, que é uma propriedade do material dos fios e da temperatura. Com os dados obtidos pelo programa Origin 8.0, o coeficiente linear da reta ajustada foi α = 0,024, o que, em comparação com a equação teórica ε = αΔT, geraria a equação ε = 0,024ΔT.

Para se obter a prova deste resultado, usou-se ainda o método de máximos e mínimos, para isso, construiu-se a seguinte tabela:

Temperatura (°C)

Diferença de

Potencial (mV)

T × d.d.p.

T2

(T0) °C

26,5

0,2

5,3

702,25

(T0 + 5) °C

31,5

0,3

9,45

992,25

(T0 + 10) °C

36,5

0,3

10,95

1332,25

(T0 + 15) °C

41,5

0,5

20,75

1722,25

(T0 + 20) °C

46,5

0,6

27,9

2162,25

(T0 + 25) °C

51,5

0,8

41,2

2652,25