associaçao de temopares, Notas de estudo de Cultura

Baixe associaçao de temopares e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! Efeito Termoelétrico Quando um condutor metálico é submetido à uma diferença de temperatura entre suas extremidades surge uma força eletromotriz (f.e.m.), cujo valor não excede usualmente a ordem de grandeza de milivolts, em decorrência da redistribuição dos elétrons no condutor, quando os mesmos são submetidos a um gradiente de temperatura. A figura abaixo representa esquematicamente o fenômeno. O valor da f.e.m. depende da natureza do material e do gradiente de temperatura entre suas extremidades. No caso de um material homogêneo o valor da f.e.m. não depende da distribuição de temperatura ao longo do condutor, mas sim, como dito anteriormente, da diferença de temperatura entre suas extremidades. O fenômeno acima descrito é básico para o entendimento da termoeletricidade e sua aplicação na medição de temperatura. Efeito Seebeck Historicamente, o efeito Seebeck foi o primeiro efeito termoelétrico observado, apesar do mesmo ser uma decorrência do efeito apresentado anteriormente. Consideremos dois metais denominados genericamente "A" e "B" submetidos à mesma diferença de temperatura entre suas extremidades. Em cada um deles surgirá uma força eletromotriz, conforme figura abaixo: Verificou-se que quando os metais são unidos em uma das suas extremidades, conforme a figura abaixo, mede-se uma força eletromotriz entre as extremidades separadas cujo valor corresponde à diferença entre os valores da f.e.m. que surge em cada um dos metais. Este fenômeno é conhecido como Efeito Seebeck e a configuração acima corresponde ao sensor de temperatura conhecido como termopar ou par termoelétrico. Os elementos "A" e "B" que constituem o termopar são denominados termoelementos e, em função da polaridade da força eletromotriz EAB, "A" é o termoelemento positivo e "B" o termoelemento negativo do termopar "AB". Na configuração de um termopar a extremidade em que se faz a união dos termoelementos é denominada junção de medição, enquanto a outra é denominada junção de referência. Se a temperatura da junção de referência for fixada em 0°C, então o valor da f.e.m. dependerá somente da temperatura da junção de medição "T1", estabelecendo a relação T &Mac176; EAB(T). O conhecimento desta relação permite utilizar o termopar como um sensor de temperatura. Uma vez que o valor da f.e.m. gerada por um termopar depende da natureza dos termoelementos que o compõem, é interessante definir uma grandeza física que caracterize a f.e.m. gerada por uma combinação específica de termoelementos. Esta grandeza recebe o nome de Potência Termoelétrica ou Coeficiente de Seebeck, definida como: A unidade do coeficiente de Seebeck é mV/°C, e a informação que ele fornece se refere à sensibilidade do termopar, isto é, qual o valor da variação da força eletromotriz de um termopar quando o gradiente de temperatura ao qual ele está submetido varia. Lei do Circuito Homogêneo Esta lei ressalta o fato que, se o termopar é formado por termoelementos homogêneos, o valor da força eletromotriz gerada depende somente da diferença de temperatura entre a junção de medição e a junção de referência. Esta informação já foi citada anteriormente, no entanto ela é novamente apresentada para ressaltar que: a) o valor da força eletromotriz não depende do comprimento do termopar; b) O valor da força eletromotriz não depende do diâmetro dos termoelementos que compõem o termopar; c) O valor da força eletromotriz não depende da distribuição de temperatura ao longo do termopar; No entanto, como decorrência da utilização do termopar na medição da temperatura de um processo, é muito frequente que com o tempo o termopar passe a apresentar inomogeneidades, tendo como consequência: a) O valor da força eletromotriz se altera (supondo que a temperatura do processo se mantenha constante), passando a depender, inclusive, do perfil da temperatura ao longo do termopar; b) Um termopar com termoelementos de diâmetros menores torna-se inomogêneo mais rapidamente e de forma bem intensa em altas temperaturas; Lei das Temperaturas Intermediárias A segunda lei aqui apresentada mostra uma propriedade adicional da força eletromotriz termoelétrica em relação à diferença de temperatura entre suas extremidades. Uma aplicação imediata desta lei é permitir que o valor da força eletromotriz termoelétrica dependa unicamente da temperatura da junção de medição, com a junção de referência a 0°C. Usualmente a junção de referência encontra-se à temperatura ambiente, e não é nada prático querer mantê-la a 0°C como, por exemplo, em um banho de gelo, estando o termopar numa planta industrial. No entanto é possível contornar essa dificuldade utilizando uma compensação da temperatura ambiente, que nada mais é do que acrescentar ao sinal do termopar uma força eletromotriz com valor correspondente àquele que o termopar geraria com sua junção de medição à temperatura ambiente e sua junção de referência a 0°C, ou seja: Eab(T) = Eab(T-0°C) = Eab(T-Tambiente) + Eab(Tambiente-0°C) Lei dos Materiais Intermediários Esta terceira lei será apresentada evidenciando duas situações muito importantes. Situação 1: As configurações acima mostram que a inserção de um material "C" no termopar "AB" não altera o valor da força eletromotriz gerada pelo termopar, desde que não haja diferença de temperatura entre as extremidades de contato do material "C" com o termopar. Situação 2: