Termoeletricidade

PEÇAS E MATERIAIS

• Comprimento do fio de cobre nu (não isolado)
• Comprimento do fio de ferro desencapado (não isolado)
• vela
• cubos de gelo

O fio de ferro pode ser obtido em uma loja de ferragens. Se algum não puder ser encontrado, o fio de alumínio também funciona.



REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 9:"Sinais de Instrumentação Elétrica"



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Para ilustrar a função e o propósito do termopar

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Torça uma extremidade do fio de ferro junto com uma extremidade do fio de cobre. Conecte as pontas livres desses fios aos respectivos terminais em uma tira de terminais. Defina o voltímetro para a faixa mais sensível e conecte-o aos terminais onde os fios são fixados. O medidor deve indicar voltagem quase zero.

O que você acabou de construir é um termopar :um dispositivo que gera uma pequena tensão proporcional à diferença de temperatura entre a ponta e os pontos de conexão do medidor. Quando a ponta está a uma temperatura igual à da tira terminal, não haverá produção de tensão e, portanto, nenhuma indicação será vista no voltímetro.

Acenda uma vela e insira a ponta de arame trançado na chama. Você deve notar uma indicação em seu voltímetro. Remova a ponta do termopar da chama e deixe esfriar até que a indicação do voltímetro esteja quase zero novamente. Agora, toque a ponta do termopar em um cubo de gelo e observe a voltagem indicada pelo medidor. É uma magnitude maior ou menor do que a indicação obtida com a chama? Como a polaridade dessa tensão se compara com a gerada pela chama?

Depois de tocar a ponta do termopar no cubo de gelo, aqueça-o segurando-o entre os dedos. Pode demorar um pouco para atingir a temperatura corporal, então seja paciente enquanto observa a indicação do voltímetro.

Um termopar é uma aplicação do efeito Seebeck :a produção de uma pequena tensão proporcional a um gradiente de temperatura ao longo do comprimento de um fio. Essa tensão depende da magnitude da diferença de temperatura e do tipo de fio. Medir diretamente a voltagem Seebeck produzida ao longo de um fio contínuo a partir de um gradiente de temperatura é bastante difícil e, portanto, não será tentado neste experimento.

Os termopares, sendo feitos de dois metais diferentes unidos em uma extremidade, produzem uma tensão proporcional à temperatura da junção. O gradiente de temperatura ao longo de ambos os fios resultante de uma temperatura constante na junção produz diferentes voltagens Seebeck ao longo dos comprimentos dos fios, porque os fios são feitos de metais diferentes.

A tensão resultante entre as duas pontas livres do fio é a diferença entre as duas tensões Seebeck:







Os termopares são amplamente usados ​​como dispositivos de detecção de temperatura porque a relação matemática entre a diferença de temperatura e a tensão resultante é repetível e bastante linear. Medindo a tensão, é possível inferir a temperatura. Diferentes faixas de medição de temperatura são possíveis selecionando diferentes pares de metais a serem unidos.