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Um termopar é um dispositivo usado para converter calor em energia elétrica. Ele mede a diferença de temperatura entre dois pontos. Os termopares estão entre os sensores de temperatura mais amplamente utilizados devido à sua ampla disponibilidade e custo muito baixo. Infelizmente, no entanto, eles não são os leitores de temperatura mais precisos.
O efeito Seebeck
O efeito Seebeck desempenha um papel fundamental na função de um termopar. Ele afirma que uma diferença de temperatura entre dois semicondutores metálicos criará eletricidade. Quando esses semicondutores formam um loop, uma corrente elétrica é produzida. Os termopares contam com esse efeito para medir a temperatura. Quando um termopar é colocado entre um gradiente de temperatura entre dois semicondutores, ele se torna parte do circuito criado pelo efeito Seebeck. Isso permite medir uma voltagem e convertê-la em um gradiente de temperatura legível, dependendo dos tipos de metal que estão sendo usados.
A função de um termopar
Quando um termopar mede um gradiente de temperatura, está medindo a diferença de temperatura entre dois semicondutores. Isso significa que um termopar deve ser conectado a um multímetro, o que permite ao usuário ler a tensão dos dois semicondutores envolvidos. A diferença de temperatura e tensão estão diretamente relacionadas. Portanto, se pudermos ler a tensão que atravessa um circuito, podemos calcular a diferença de temperatura entre os dois semicondutores. Essa diferença de temperatura é obtida medindo a tensão; pois a tensão corresponde diretamente à diferença de temperatura entre as duas junções dos semicondutores dos termopares.
Tipos de termopares
Existem muitos tipos de termopares, todos variando na liga de metal usada na sonda. Os termopares mais comuns do tipo K (cromel-alumel) são muito baratos e têm uma ampla faixa de temperaturas que podem ser medidas. No entanto, o preço baixo desse tipo mostra que não é muito preciso e pode sofrer alterações de sensibilidade em temperaturas acima de 354 graus Celsius, que é o ponto Curie para o níquel, um constituinte do cromo. Os termopares tipo E (chromel-constantin) têm uma sensibilidade mais alta que o tipo K e não são magnéticos. Existem muitos outros tipos de termopares, e uma lista completa pode ser encontrada na seção Recursos.
Formulários
Os termopares são usados na fabricação de aço para medir a temperatura do aço, a fim de determinar o teor de carbono do aço com base em sua temperatura de fusão. Eles também são usados em luzes piloto. Esta aplicação requer que a sonda do termopar esteja na chama piloto para saber se a chama está acesa. Quando a chama está acesa, uma corrente é gerada no termopar e ele lê o calor produzido pela chama. Quando a chama está apagada, os sensores eletrônicos sabem como desligar o gás para evitar possíveis vazamentos de gás.
Leis de uso de termopares
Os termopares obedecem a três leis quando em operação. Primeiro, a lei dos materiais homogêneos afirma que as temperaturas não aplicadas nas junções do termopar não afetarão a tensão produzida, porque não criam mais um gradiente de temperatura. Segundo, a lei dos materiais intermediários afirma que novos materiais injetados no circuito não alteram a tensão enquanto as junções formadas pelo novo material não apresentarem um gradiente de temperatura. A lei das temperaturas sucessivas afirma que as tensões entre três ou mais junções podem ser somadas.