Baixe CALIBRAÇÃO DE UM TERMOPAR e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Produção, somente na Docsity! 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA FACULDADE DE TECNOLOGIA - FT CURSO ENGENHARIA QUÍMICA – FT12 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO – FT06 LABORATÓRIO DE FÍSICA B; TURMA 2 – IEF102 DAVE MONTEIRO BONATES – MAT: 21601485 UNIDADE IV – CALIBRAÇÃO DE UM TERMOPAR Data do experimento: 05/05/2017 MANAUS- AM 2017 2 DAVE MONTEIRO BONATES – 21601485 UNIDADE II – CALIBRAÇÃO DE UM TERMOPAR MANAUS - AM 2017 Relatório apresentado para obtenção de nota parcial da disciplina de Física Geral Experimental B, ministrado pelo professor Oleg Grigorievich Balev, do Departamento de Física da Universidade Federal do Amazonas 5 A existência de uma força eletromotriz (F.E.M.) EAB no circuito é conhecida como Efeito Seebeck, e este se produz pelo fato de que a densidade de elétrons livres num metal, difere de um condutor para outro e depende da temperatura. Quando este circuito é interrompido, a tensão do circuito aberto (Tensão de Seebeck) torna-se uma função das temperaturas das junções e da composição dos dois metais. Denominamos a junção na qual está submetida à temperatura a ser medida de Junção de Medição (ou junta quente) e a outra extremidade que vai se ligar no instrumento medidor de junção de referência (ou junta fria). Quando a temperatura da junção de referência (Tr)é mantida constante, verifica-se que a F.E.M. térmica (EAB) é uma função da temperaturada junção de medição (T1). Isto permite utilizar este circuito como um medidor de temperatura, pois conhecendo-se a Tr e a F.E.M. gerada, determina-se a T1, conforme podemos ver na equação abaixo. A figura 3 mostra a curva característica para os diferentes tipos de termopares. Figura 1 - Circuito fechado formado por dois condutores metálicos distintos. Figura 2 - Efeito Seebeck. Figura 3 - Curva de correlação F.E.M x temperatura dos termopares. 6 3.2 DEFINIÇÃO DE TERMOPAR O aquecimento de dois metais diferentes com temperaturas diferentes em suasextremid ades gera o aparecimento de uma F.E.M. (da ordem de mV). Este princípio conhecido como efeito Seebeck propiciou a utilização de termopares para medição de temperatura. Um termopar ou par termométrico consiste de dois condutores metálicos de natureza distinta, na forma de metais puros ou ligas homogêneas. Os fios são soldados em um extremo ao qual se dá o nome de junção de medição; a outra extremidade, junção de referência é levada ao instrumento medidor por onde flui a corrente gerada. Convencionou-se dizer que o metal A é positivo e B é negativo, pois a tensão e corrente geradas são na forma contínua (cc), conforme podemos ver na figura 4. 4. PARTE EXPERIMENTAL 4.1 MATERIAL NECESSÁRIO • 2 pedaços de fios de Constantan • 1 pedaço de fio de cobre • 1 ebulidor de imersão • 1 termômetro • 1 voltímetro 4.2 PROCEDIEMNTO Nesse experimento, a junção de referência será mantida à temperatura ambiente. 1. Mergulhamos a junção de medida do termopar na agua à temperatura ambiente. Feito isso, medimos, com o voltímetro, a diferença de potencial e, com o termômetro de mercúrio, a temperatura da água (To = 27,1◦C) Figura 4 - Figura esquemática de um termopar. 7 2. Medimos diferença de potencial no termopar para diversos valores de temperatura da agua, conforme a tabela abaixo: Tabela 1 - Temperatura e ddp 5. TRATAMENTO DE DADOS Com os valores de temperaturas e diferenças de potenciais da Tabela 1, foi possível construir o gráfico a seguir da diferença de potencial no termopar em função da água: Fazendo a previsão linear, obtemos a seguinte reta: Temperatura (◦C) Diferença de potencial (mV) T1 = (To + 05 ) ◦C 32,1 ◦C 0,5 T2 = (To + 10 ) ◦C 37,1 ◦C 0,7 T3 = (To + 15 ) ◦C 42,1 ◦C 0,9 T4 = (To + 20 ) ◦C 47,1 ◦C 1,1 T5 = (To + 25 ) ◦C 52,1 ◦C 1,2 T6 = (To + 30 ) ◦C 57,1 ◦C 1,3 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 10 20 30 40 50 60 Te n sã o ( m V ) Temperatura (◦C) 10 6. CONCLUSÃO Através das práticas realizadas, podemos verificar quais as condições necessárias para o surgimento de uma f.e.m.(força eletromotriz) em um par termoelétrico: ter uma diferença de temperatura entre as extremidades do par; construir o termopar com fios de natureza química diferentes. Podemos ver que o termopar calibrado, de cobre/constantã, apresentou características específicas para essa espécie, ou seja, se fosse calibrado termopares de diferentes espécies (ex.: ferro/cobre; ferro/constantã), a curva de calibração seria específica para cada um, respeitando a faixa recomendada de temperatura para a espécie. Tendo a curva de calibração, podemos utilizar o termopar para medições tendo um erro relativamente pequeno. 11 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. – “Fundamentos de Física 3” - São Paulo: Livros Técnicos e Científicos Editora, 4a Edição, 1996. Frank P. Incropera & David P. DeWitt, “Fundamentos de transferência de Calor e Massa, 5° Ed.” Moreira, Lúcia. Medição de Temperatura Usando-se Termopar. Cerâmica Industrial, 7 5º Setembro/Outubro, 2002