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A temperatura é a medida da energia cinética média das partículas de uma amostra de matéria, expressa em unidades de uma escala graduada padronizada.

Mostraremos neste terceiro artigo do curso “Aprenda os principais conceitos sobre medição”, as medições de temperatura utilizando-se os termopares.

Guilherme Kenji YamamotoRenan Airosa Machado de Azevedo

National Instruments

 

Visão geral dos termopares

A medição da temperatura pode ser feita de diversas maneiras, usando equipamentos de diferentes preços e exatidão. Os termopares são alguns dos sensores de uso mais comum na medição de temperatura, devido ao custo relativamente baixo, alta exatidão e amplas faixas de temperatura de operação.

Os conceitos básicos dos termopares foram estabelecidos em 1821 por Thomas Johann Seebeck, que descobriu que um condutor gera tensão quando submetido a um gradiente de temperatura. Para medir essa tensão, é necessário usar um segundo material condutor que gera uma tensão diferente sob o mesmo gradiente de temperatura, sendo esta diferença medida e associada ao gradiente de temperatura correspondente.

A necessidade de utilizar materiais diferentes existe, pois se fossem usados materiais iguais, a tensão gerada pelo segundo condutor iria cancelar a tensão do primeiro condutor. Logo, fica claro que os termopares somente medem diferenças de temperatura, exigindo uma temperatura de referência conhecida para fornecer leituras absolutas.

A indução de tensão ou força eletromotriz (FEM) em um fio submetido a um gradiente de temperatura é conhecida como efeito Seebeck. Já a relação da variação no material da FEM com a variação de temperatura é chamada de coeficiente de Seebeck, ou sensibilidade termoelétrica.

Normalmente, esse coeficiente é uma função não linear da temperatura, entretanto, essa tensão é aproximadamente linear para pequenas variações de temperatura ao longo do condutor, podendo ser representada pela fórmula 1, na qual ΔV é a variação de tensão, S é o coeficiente de Seebeck e ΔT é a variação de temperatura:

 

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