Um termopar é um dispositivo usado para converter calor em energia elétrica. Mede a diferença de temperatura entre dois pontos. Os termopares estão entre os sensores de temperatura mais 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. Afirma que uma diferença de temperatura entre dois semicondutores metálicos criará eletricidade. Quando esses semicondutores formam um loop, é feita uma corrente elétrica. Os termopares dependem desse 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 converter essa voltagem em um gradiente de temperatura legível, dependendo dos tipos de metal 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 a tensão estão diretamente relacionadas. Portanto, se alguém puder ler a voltagem que passa por um circuito, pode-se 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 do termopar.
Tipos de termopares
Existem muitos tipos de termopares, todos variando na liga de metal usada em sua sonda. . Os termopares tipo K mais comuns (cromo-alumel) são muito baratos e possuem uma ampla faixa de temperaturas que podem ser medidas. No entanto, o baixo preço deste tipo mostra no fato de que não é muito preciso e pode experimentar mudanças na sensibilidade em temperaturas acima de 354 graus Celsius, que é o ponto de Curie para o níquel, um componente do cromel. Os termopares tipo E (cromel-constantina) têm uma sensibilidade maior que o tipo K e não são magnéticos. Existem muitos outros tipos de termopares, e uma lista completa pode ser encontrada na seção Recursos.
Aplicações
Os termopares são usados na fabricação de aço para medir a temperatura do aço para para determinar o teor de carbono do aço com base na sua temperatura de fusão. Eles também são usados em luzes piloto. Esta aplicação requer que a sonda do termopar esteja na chama do piloto para saber se a chama está ligada. Quando a chama está ligada, uma corrente é gerada no termopar e lê o calor produzido pela chama. Quando a chama está desligada, os sensores eletrônicos podem desligar o gás para evitar possíveis vazamentos de gás.
Leis do uso do termopar
Os termopares obedecem a três leis quando em operação. Primeiro, a lei de materiais homogêneos estabelece que as temperaturas não aplicadas nas junções do termopar não afetarão a tensão produzida, porque não criam mais um gradiente de temperatura. Em segundo lugar, a lei dos materiais intermediários afirma que os novos materiais injetados no circuito não alteram a tensão, desde que as junções formadas pelo novo material não sofram um gradiente de temperatura. A lei das temperaturas sucessivas indica que as tensões entre três ou mais junções podem ser somadas.
