determinação de temperatura

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOASCENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC

ENGENHARIA QUÍMICA

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

Georgia Nayane Silva Belo Gois

MACEIÓ - 2012

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOASCENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC

ENGENHARIA QUÍMICA

MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

Relatório do experimento acima citado, realizado no laboratório de Engenharia Química, sob orientação da Professora Ana Karla Abud, como requisito para a avaliação da disciplina Laboratório de Engenharia Química 1.

MACEIÓ – 2012

RESUMO

Conhecer os instrumentos de medidas de temperatura e suas características é um

conhecimento básico necessário a todos os Engenheiros Químicos. Neste experimento,

utilizou-se um conjunto de termômetro, pirômetro e termopares para medir a

temperatura do banho. Os dados obtidos quando se aqueceu e quando se resfriou o

banho foram dispostos em uma tabela, e gráficos de dispersão utilizando os dados das

leituras das temperaturas indicadas pelos instrumentos de medição foram feitos, em

relação ao tempo e à milivoltagem (mV) indicada pelo Termopar J.

ÍNDICE

1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA........................................................................ 4

2 PARTE EXPERIMENTAL.................................................................................. 6

2.1 Objetivos do Experimento.............................................................................. 6

2.2 Materiais e Métodos........................................................................................ 6

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO.......................................................................... 7

4 CONCLUSÕES.....................................................................................................

16

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................

17

4

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O conceito de temperatura é originado das idéias qualitativas de “quente” e de “frio”,

que são baseadas em nosso sentido de tato. Medir a temperatura corretamente é muito

importante em todos os ramos da ciência, seja a física, a química, a biologia. Muitas

propriedades físicas dos materiais dependem da sua temperatura.

É bastante difícil definir a temperatura de modo que termômetros diferentes

concordem entre si na medição da temperatura de um corpo. Existem muitos instrumentos

adequados para medir temperatura, tais como: termômetros, termopares, pirômetros,

termorresistores, dentre outros.

O termômetro mais familiar na prática é o termômetro de mercúrio (Figura 1), próprio

para medição de líquidos e gases, que consiste num tubo capilar de vidro fechado e evacuado,

com um bulbo numa extremidade contendo

mercúrio que é a substancia termométrica. Este volume

contido no bulbo do termômetro permite medir

variações muito pequenas de temperatura.

O termopar (Figura 2) é um circuito fechado, formado por dois condutores elétricos

diferente. Os condutores são conectados nas duas extremidades formando um circuito elétrico,

capaz de medir a força eletromotriz, indicando a diferença de temperatura entre as

extremidades. Um termopar deve ser capaz de ser calibrado com um padrão de F.E.M versus

temperatura e deve manter esta calibração mantendo-a por um longo período de tempo sem

desvios.

Figura 1. Termômetro de Mercúrio

5

Figura 2. Esquema de um termopar

Existem vários tipos de termopares, tipo K, E, J, N, B, R, S, T, quando se procede à

escolha de um termopar deve-se ponderar qual o mais adequado para a aplicação desejada. O

tipo de termopar utilizado neste experimento foi o tipo J, cujo condutores são ferro e

constantan.

A gama limitada do termopar tipo J (-40°C a 760°C) é a responsável pela sua menor

popularidade em relação ao tipo K e o mesmo é utilizado em ambiente com pouco oxigênio

livre.

O pirômetro óptico (Figura 3) é um dispositivo que mede temperatura sem contato

com o corpo ou meio, do qual se pretende conhecer a temperatura, onde o mesmo, na

literatura, em relação aos citados em cima é o mais preciso.

Figura 3. Pirômetro óptico

6

2. PARTE EXPERIMENTAL

2.1. Objetivos do Experimento

Conhecer os instrumentos de medida de temperatura e suas características.

2.2. Materiais e Métodos

Os materiais utilizados foram: termômetros, termopares, indicador de temperatura,

milivoltímetro, recipiente com água, aquecedor. O conjunto de termômetros e termopares,

Figura 4, estava previamente instalado de modo que todos os instrumentos pudessem

determinar a temperatura do banho.

Figura 4. Módulo de medição de temperatura

Colocou-se o módulo em operação observando a água do banho sendo aquecida

através de uma resistência elétrica. Conforme a temperatura do banho varia, procederam as

medidas (estipulando um intervalo entre elas). Com os dados obtidos das leituras nos diversos

instrumentos, foi construído tabelas e gráficos de dispersão. Este procedimento foi realizado

no aquecimento e no resfriamento.

Os gráficos em função do tempo demonstraram um comportamento curvo crescente bem definido, com exceção do terceiro ponto mostrado nos Gráficos 1.1, 1.2 e 1.3, que indicaram um desvio nesse comportamento crescente. Em contrapartida, os gráficos com relação á milivoltagem, não apresentaram comportamentos de função.

7

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Abaixo, mostra-se a Tabela 1, construída a partir das medições realizadas.

Tabela 1. Medições de temperatura, milivoltagem e instantes de tempo

AquecimentoIndicação do Banho

(°C) t (min) Termômetro (°C) Termopar J Pirômetro

(°C)mV °C

34,8 2 38 9 39 40,041,9 7 51 5 46 43,550,9 13 54 12 55 44,558,7 17 62 14 61 61,064,5 22 68 11 67 65,571,9 27 72 12 73 71,0

ResfriamentoIndicação do Banho

(°C) t (min) Termômetro (°C) Termopar JPirômetro

(°C)mV °C

75,7 2 74 8 73 70,072,1 7 71 10 69 67,568,3 12 68 9 66 65,065,9 17 65 10 64 62,563,6 22 61 9 60 59,061,4 27 59 9 59 56,5

A partir desses dados, construíram-se gráficos de dispersão relacionando as

temperaturas medidas pelos instrumentos com o tempo e com a milivoltagem. Primeiramente,

com os dados de aquecimento:

8

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Termômetro (°C) versus t (min)

Termômetro (°C)

Gráfico 1.1. Temperatura medida pelo termômetro versus tempo (min)

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Termopar J (°C) versus t (min)

Termopar J (°C)

Gráfico 1.2. Temperatura medida pelo termopar versus tempo (min)

9

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Pirômetro (°C) versus t (min)

Pirômetro (°C)

Gráfico 1.3. Temperatura medida pelo pirômetro versus tempo (min)

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Indicação do Banho (°C) versus t (min)

Indicação do Banho (°C)

Gráfico 1.4. Indicação do Banho versus tempo (min)

10

4 6 8 10 12 14 160

10

20

30

40

50

60

70

80

Termômetro (°C) versus mV

Termômetro (°C)

Gráfico 1.5. Temperatura indicada pelo termômetro versus mV

4 6 8 10 12 14 160

10

20

30

40

50

60

70

80

Termopar J (°C) versus mV

Termopar J (°C)

Gráfico 1.6. Temperatura indicada pela Termopar versus mV

11

4 6 8 10 12 14 160

10

20

30

40

50

60

70

80

Pirômetro (°C) versus mV

Pirômetro (°C)

Gráfico 1.7. Temperatura indicada pelo Pirômetro versus mV

4 6 8 10 12 14 160

10

20

30

40

50

60

70

80

Indicação do Banho (°C) versus mV

Indicação do Banho (°C)

Gráfico 1.8. Indicação do Banho versus mV

Os gráficos em função do tempo demonstraram um comportamento curvo crescente

bem definido, com exceção do terceiro ponto mostrado nos Gráficos 1.1, 1.2 e 1.3, que

indicaram um desvio nesse comportamento crescente. Em contrapartida, os gráficos com

relação á milivoltagem, não apresentaram comportamentos de função.

Para o resfriamento, temos as dispersões seguintes:

12

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Termômetro (°C) versus t (min)

Termômetro (°C)

Gráfico 2.1. Temperatura medida pelo Termômetro versus tempo (min)

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Termopar J (°C) versus t (min)

Termopar J (°C)

Gráfico 2.2. Temperatura medida pelo Termopar versus tempo (min)

13

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Pirômetro (°C) versus t (min)

Pirômetro (°C)

Gráfico 2.3. Temperatura indicada pelo Pirômetro versus tempo (min)

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70

80

Indicação do Banho (°C) versus t (min)

Indicação do Banho (°C)

Gráfico 2.4. Indicação do Banho versus tempo (min)

14

7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50

10

20

30

40

50

60

70

80

Termômetro (°C) versus mV

Termômetro (°C)

Gráfico 2.5. Temperatura indicada pelo Termômetro versus mV

7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50

10

20

30

40

50

60

70

80

Termopar J (°C) versus mV

Termopar J (°C)

Gráfico 2.6. Temperaturas indicadas pelo Termopar versus mV

15

7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50

10

20

30

40

50

60

70

80

Pirômetro (°C) versus mV

Pirômetro (°C)

Gráfico 2.7. Temperaturas indicadas pelo Pirômetro versus mV

6 8 10 120

10

20

30

40

50

60

70

80

Indicação do Banho (°C) versus mV

Indicação do Banho (°C)

Gráfico 2.8. Indicação do Banho versus mV

Os comportamentos dos gráficos de dispersão em relação ao tempo demonstraram-se

serem curvas decrescentes, ou seja, apresentaram um comportamento de função. Contudo, os

gráficos em relação às indicações de milivoltagem, não se demonstraram como funções.

Tanto no aquecimento quanto no resfriamento, os gráficos do termômetro, pirômetro e

termopar tomaram formas semelhantes aos gráficos feitos com os dados de indicações do

banho.

16

4. CONCLUSÕES

De acordo com os resultados obtidos, vemos que os gráficos das temperaturas medidas

em função do tempo apresentaram-se como curvas bem definidas. Os gráficos das

temperaturas versus indicações da milivoltagem (mV) não se apresentaram como curvas bem

definidas, não sendo possível estabelecer uma relação de função entre temperatura indicada e

milivoltagem.

17

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Acadêmicos do 6° Período. Relatório: Prática 1- 2° Bimestre. Medidores de Temperatura.

FATEB - Curso de Engenharia Química. Out 2007;

Termopar. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Termopar>. Acesso em: 24 ago

2011;

ABUD, A. K. Notas de Aula – Laboratório de Engenharia Química I. UFAL. Departamento

de Engenharia Química. 2011.