Medindo Temperatura

MEDIÇÃO DE TEMPERATURA COM TERMOPAR

Um  Termopar  consiste  de  dois  condutores  metálicos,  de  natureza  distinta,  na  forma  de  me-tais  puros  ou  de  ligas  homogêneas.  Os  fios  são  soldados  em  um  extremo,  ao  qual  se  dá  o  nome 

de  junta  quente  ou  junta  de  medição.  A  outra  extremidade  dos  fios  é  levada  ao  instrumento  de  

medição de f.e.m. (força eletromotriz), fechando um circuito elétrico por onde flui a corrente.

O ponto no qual os fios que formam o Termopar conectam-se ao instrumento de medição é chamado de junta 

ou de referência.

O  aquecimento  da  junção  de  dois  metais  gera  o  aparecimento  de  uma  f.e.m.  Esse  princípio,  

conhecido  por  efeito  Seebeck,  propiciou  a  utilização  de  Termopares  para  a  medição  de  

temperatura. Nas aplicações práticas, o Termopar apresenta-se normalmente como na figura acima.

O sinal de f.e.m., gerado pelo gradiente de temperatura (DT) existente entre as juntas quentes e frias, será de 

um modo geral indicado, registrado ou transmitido.

EFEITOS TERMOELÉTRICOS

Quando dois metais ou semicondutores dissimilares são conectados e as junções mantidas a diferentes tem-peraturas, quatro fenômenos ocorrem simultaneamente: o efeito Seebeck, o efeito Peltier, o efeito Thomson 

e o efeito Volta.

A aplicação científica e tecnológica dos efeitos termoelétricos é muito importante e sua utilização, no futuro, 

é cada vez mais promissora. Os estudos das propriedades termoelétricas dos semicondutores e dos metais 

levam, na prática, à aplicação dos processos de medições na geração elétrica (bateria solar) e na produção 

de calor e frio. O controle de temperatura feito por pares termoelétricos é uma das importantes aplicações 

do efeito Seebeck.

Atualmente,  busca-se  o  aproveitamento  industrial  do  efeito  Peltier  em  grande  escala,  para  

obtenção de calor ou frio no processo de climatização ambiente.

EFEITO TERMOELÉTRICO DE SEEBECK

O  fenômeno  da  termoeletricidade  foi  descoberto,  em  1821,  por  T.J.  Seebeck,  quando  ele  no-tou  que,  em  um  circuito  fechado,  formado  por  dois  condutores  diferentes  A  e  B,  ocorre  uma  

circulação de corrente enquanto existir uma diferença de temperatura DT entre as suas junções. Denominamos 

a junta de medição de T, e a outra, junta de referência de Tr. A existência de uma f.e.m. térmica AB, no circuito, 

é conhecida como efeito Seebeck. Quando a temperatura da junta de referência é mantida constante, verifica-se que a f.e.m. térmica é uma função da temperatura T da junção de teste. Este fato permite utilizar um par 

termoelétrico como um termômetro.

O efeito Seebeck se produz pelo fato de que os elétrons livres de um metal diferem de um condutor para o 

outro e dependem da temperatura. Quando dois condutores diferentes são conectados para formar duas 

junções e estas são mantidas a diferentes temperaturas, a difusão dos elétrons, nas junções, produz-se a 

ritmos diferentes

EFEITO TERMOELÉTRICO DE PELTIER

Em  1834,  Peltier  descobriu  que,  dado  um  par  termoelétrico,  com  ambas  as  junções  à  mes-

ma  temperatura,  se,  mediante  uma  bateria  exterior,  produz-se  uma  corrente  no  Termopar,  as 

temperaturas das junções variam em uma quantidade não inteiramente devida ao efeito Joule. Esta variação 

adicional de temperatura é o efeito Peltier. O efeito Peltier produz-se tanto pela corrente proporcionada por 

uma bateria exterior, como pelo próprio par termoelétrico.

O coeficiente Peltier depende da temperatura e dos metais que formam uma junção, sendo independente da 

temperatura da outra junção. O calor Peltier é reversível. Quando se inverte o sentido da corrente, permane

cendo constante o seu valor, o calor Peltier é o mesmo, porém em sentido oposto.

                                  EFEITO TERMOELÉTRICO DE THOMSON

Em  1854,  Thomson  concluiu,  por  meio  das  leis  da  termodinâmica,  que  a  condução  de  calor, 

ao  longo  dos  fios  metálicos  de  um  par  termoelétrico,  que  não  transporta  corrente,  origina  uma  

distribuição uniforme de temperatura em cada fio.

Quando  existe  corrente,  modifica-se  em  cada  fio  a  distribuição  de  temperatura,  em  uma
quantidade não inteiramente devida ao efeito Joule. Essa variação adicional na distribuição da temperatura 

denomina-se efeito Thomson.

O efeito Thomson depende do metal de que é feito o fio e da temperatura média da pequena região considera-da. Em certos metais, há absorção de calor quando uma corrente elétrica flui da parte fria para a parte quente 

do metal, e há geração de calor quando se inverte o sentido da corrente. Em outros metais, ocorre o oposto 

deste efeito, isto é, há liberação de calor quando uma corrente elétrica flui da parte quente para a parte fria do 

metal. Conclui-se que, com a circulação de corrente ao longo de um fio condutor, a distribuição de temperatura 

neste condutor será modificada, tanto pelo calor dissipado por efeito Joule, como pelo efeito Thomson.

EFEITO TERMOELÉTRICO DE VOLTA

A experiência de Peltier pode ser explicada por meio do efeito Volta, cujo enunciado é: “Quando dois metais 

estão em contato em equilíbrio térmico e elétrico, existe entre eles uma diferença de potencial que pode ser 

da ordem de Volts”.

Essa diferença de potencial depende da temperatura e não pode ser medida diretamente.

LEIS TERMOELÉTRICAS

Da descoberta dos efeitos termoelétricos partiu-se, por meio da aplicação dos princípios da termodinâmica, 

Termopares. Portanto, fundamentados nesses efeitos e nessas leis, podemos compreender todos os fenômenos que ocorrem na medida de temperatura, com estes sensores.

à enunciação das três leis que constituem a base da teoria termoelétrica, nas medições de temperatura, com 

Termopares. Portanto, fundamentados nesses efeitos e nessas leis, podemos compreender todos os fenômenos que ocorrem na medida de temperatura, com estes sensores.

                                          LEI DO CIRCUITO HOMOGÊNEO

“A  f.e.m.  termal,  desenvolvida  em  um  circuito  termoelétrico  de  dois  metais  diferentes,  com  suas  

junções  às  temperaturas  T1  e  T2,  é  independente  do  gradiente  de  temperatura  e  de  sua  

d i s t r i b u i ç ã o   a o   l o n g o   d o s   f i o s ” .   E m   o u t r a s   p a l a v r a s ,   a   f. e . m .   m e d i d a   d e p e n d e   ú n i c a   e  

exclusivamente da composição química dos dois metais e das temperaturas existentes nas junções.

Um exemplo de aplicação prática desta lei é que podemos ter uma grande variação de temperatura em um 

ponto qualquer, ao longo dos fios dos Termopares, que esta não influirá na f.e.m. produzida pela diferença 

de temperatura entre as juntas. Portanto, podem-se fazer medidas de temperatura em pontos bem definidos 

com os Termopares, pois o importante é a diferença de temperatura entre as juntas.