1. OBJETIVOS

Calibração de um termopar de cobre constantan, com o traçado da curva T(V) na gama de temperaturas (0ºC a 180ºC);

Determinação da força termoelétrica pelo método gráfico e pelo método numérico (analítico);

Introduzindo a sonda de referência em gelo seco, ou no banho-maria, obter a sua temperatura (tomando como referência a fonte quente);

Comparar os valores obtidos com os valores esperados.

2. MATERIAL NECESSÁRIO

Estufa; Multimetro digital; Termopar de Cobre-Constantan; Tina com gelo;

Copo Dewar, Banho Maria.

CALIBRAÇÃO DE UM TERMOPAR DE COBRE CONSTANTAN

3.1. DEFINIÇÃO DE UM TERMOPAR

O termopar é usado geralmente para medição de temperatura (isto é, tem a

função de um termômetro). Basicamente corresponde à junção de dois metais

diferentes - estes quando entram em contacto, geram a passagem de eletrons

de um metal para outro (sempre do metal com menor trabalho de extração

para o outro).

Se construirmos um termopar, como indica a figura 1 com os metais A e B,

detectamos o aparecimento de uma força eletromotriz entre os pontos 3 e 4,

que depende da diferença de temperaturas entre as junções 1 e 2 (este efeito

é designado por efeito Seebeck).

3. INTRODUÇÃO

Figura 1

3.2-CONCEITOS BÁSICOS

A relação entre a força eletromotriz e a diferença de temperaturas θ - θ0,

V = V ( θ - θ0) pode ser representada por um polinômio do tipo:

Para um termopar que trabalhe numa gama não muito extensa de temperaturas,

a função quadrática será suficiente (i.é, toma-se apenas até ao termo de segunda

ordem).

A derivada da tensão termoelétrica em relação à temperatura designa-se por

sensibilidade ou força termoelétrica (η) do termopar:

Esta relação, que caracteriza as propriedades do termopar, aplica-se em muitos casos, com bastante rigor, até cerca dos 300ºC.

4-ESQUEMA DE MONTAGEM

Legenda:A – Estufa/Forno B - Multímetro digital C - Junção de TermoparD - Recipiente com geloE - Banho de Água

4.1. A primeira parte do trabalho consiste na calibração do termopar (determinação da sensibilidade η);

4.2. Verificar se uma das junções do termopar está dentro do forno e mergulhar a outra numa copo Dewar cheia de gelo picado (verificar se a junção está completamente recoberta de gelo)

4.3. Ligar a estufa/forno e ajustar o zero do multímetro;

4.4. Logo que seja possível ler as temperaturas da estufa/forno, começar a registrá-las simultaneamente com as tensões indicadas no multímetro (fazerestas leituras de 20 em 20ºC, até aos 180 ºC), de forma a preencher a tabela seguinte:

4. PROCEDIMENTO

5.5. Quando tiver atingido os 180ºC na estufa/forno, parar de fazer as leituras e

passar à segunda fase da experiência, com gelo seco, ou com o banho-maria.

5.6. Traçar o gráfico correspondente:

5.7. Este gráfico deve ser tratado por regressão linear, da forma indicada na

sebenta sobre Teoria das Incertezas; a inclinação calculada é será m = 1/ η ,

pois a relação linear é V =η Δθ ;⋅

5.8. A segunda parte do trabalho consiste em usar o termopar já calibrado

para determinar a temperatura da neve carbônica, ou do banho-maria;

5.9. Mergulhar a junção do termopar (que estava em gelo) no gelo seco ,ou no

banho-maria a 40 °C;

5.10. Deixar equilibrar a tensão termoelétrica, produzida pela diferença de

temperaturas entre a estufa e o gelo seco, ou o banho-maria;

Como a temperatura da estufa é conhecida (registrada em simultaneamente

com a tensão), determina-se a temperatura do banho;

Repetir o procedimento 5 vezes.

Gelo seco