Voltagem x Temperatura

1. Introdução

Os termopares são comumente utilizados na medição de temperaturas. Constituídos basicamente pela junção de dois fios de metais distintos, geram uma força eletromotriz quando cada uma de suas extremidades são submetidas à temperaturas distintas. Esse fenômeno se deve ao efeito termoelétrico, que é também conhecido como o efeito de Seebeck.

Descoberto pelo físico alemão Johann Seebeck em 1821, esse efeito ocorre porque a extremidade mais aquecida do termopar possui elétrons com maior energia cinética, e esses passam a acumular-se na extremidade de menor temperatura. Pelo movimento dos elétrons surge uma tensão elétrica ao longo de sua superfície.

Conhecendo-se a temperatura de uma das extremidades e a tensão elétrica produzida, pode-se obter a temperatura da outra extremidade. Conforme os tipos de metais constituintes do termopar é possível aferir determinados intervalos de temperaturas de acordo com a

medição da tensão elétrica gerada.
Por possibilitar a relação entre a força eletromotriz e temperatura, os termopares são os sensores de temperatura mais utilizados nas aplicações industriais pela sua simplicidade de operação.

2. Materiais e Métodos

2.1 Materiais

        Para a realização do experimento, foram utilizados um béquer da marca Satelit, com capacidade de 600 ml, com precisão de 50 ml e erro de 25 ml (Figura 1), um termômetro analógico, da marca Incoterm, com faixa nominal de -10 a 150 mm com precisão de 1 ºC e erro de 0,5 ºC (Figura 2), um aquecedor de 220 V (Figura 3), além de um multímetro da marca ICEL (MD – 6111), com faixa nominal de 2.10-1 a 1000 V DC ,com precisão de 1% + 6d e erro 0,5% +3d, e um termopar acoplado ao multímetro (Figura 4). Além disso, o meio utilizado para medir a diferença de potencial, foi a água, aproximadamente 300 ml. Para construção do gráfico após os valors obtidos utilizou-se o programa SciDAVis.

[pic 1] 

Figura 1. Béquer

[pic 2] 

Figura 2. Termômetro Analógico

[pic 3]

Figura 3. Aquecedor

[pic 4]

Figura 4. Multímetro com termopar

2.2 Metodologia

Caracterizou-se e separou-se os instrumentos, então iniciou-se o experimento.

        Adicionou-se no béquer até aproximadamente 300 ml de água e mediu-se com o termômetro e sua temperatura ambiente, resultando em 27ºC.

Durante todo o manuseio o instrumento foi segurado pela extremidade oposta ao bulbo para evitar que o contato desse com a mão de algum dos experimentadores interferisse na obtenção dos dados.

Em seguida o pino preto do termopar foi conectado ao encaixe “VΩHz” do multímetro e o pino vermelho no encaixe “COM”. O botão seletor foi ajustado em 220mV. O multímetro foi ligado e foi medida uma tensão de 0V.

        Então ligou- se o aquecedor e o inseriu no béquer, sem o termômetro, até a fervura da água.

Após isso retirou-se o aquecedor e inseriu-se novamente o termômetro e os termopares, e ligou o multímetro.

Ao atingir a temperatura de

85 ˚C anotou-se o valor obtido no visor do multímetro, a tensão. Fez-se isso até a temperatura baixar para 50 ˚C, com uma variação de 5 ˚C, além da temperatura ambiente de 27 ˚C, fazendo uma tabela com esse valores.

2.3 Obtenção de resultados

Os dados descritos nas tabelas a seguir, foram obtidos no laboratório de física, sala LDFI, UNIFEI. No dia 14/04.

Na tabela a seguir estão descritos  as tensões obtidas.

Temperatura x Voltagem
Temperatura (˚C)	Tensão (V)
85	- 2,5
80	- 2,3
75	- 2,0
70	- 1,8
65	- 1,6
60	- 1,4
55	- 1,2
50	- 0,9
27	0

Tabela 1. Temperatura x Voltagem

2.4 Análise de Resultados

A partir da medidas da tabela 1 calculamos a variação de temperatura (1). e a voltagem  com seus respectivos erros (3,4), além dos coeficientes lineares obtidos a partir do gráfico (5).[pic 5]

∆T = T – TA           (1)

            Errovoltagem = (0,5/100)x V + 3d         (2)[pic 6]

[pic 7][pic 8][pic 9]

Erro∆T =    (erroT)2 + (erroTA)2            (3)[pic 10]

[pic 11][pic 12][pic 13]

Erro∆T =    (0,5)2 + (0,5)2        (4)[pic 14]

        [pic 15]

        Y = A. x +B            (5)

Temperatura x Voltagem
∆T (˚C)	Tensão (V)
(58,0 ± 0,7)	(- 2,5 ± 0,3)
(53,0 ± 0,7)	(- 2,3 ± 0,3)
(48,0 ± 0,7)	(- 2,0 ± 0,3)
(43,0 ± 0,7)	(- 1,8 ± 0,3)
(38,0 ± 0,7)	(- 1,6 ± 0,3)
(33,0 ± 0,7)	(- 1,4 ± 0,3)
(28,0 ± 0,7)	(- 1,2 ± 0,3)
(23,0 ± 0,7)	(- 0,9 ± 0,3)
(0,0 ± 0,7)	( 0,0 ± 0,3)

Tabela 2.  Temperatura x Voltagem com erro