Termopares são sensores de temperatura feitos de dois metais diferentes. Uma tensão é gerada quando os metais são reunidos para formar uma junção e existem diferenças de temperatura entre eles. Circuitos de termopares são regidos por leis físicas fundamentais que afetam sua capacidade de realizar medições.

O Efeito Seebeck

Um médico alemão que se tornou físico chamado Thomas Johann Seebeck usou dois metais diferentes, com um em um nível mais alto. temperatura do que o outro, e fez um circuito em série juntando-os para formar uma junção. Ele descobriu que, ao fazer isso, ele era capaz de gerar uma força eletromotriz (fem). Emfs são voltagens. Seebeck descobriu que quanto maiores as diferenças de temperatura entre os metais, maior a tensão gerada, independentemente de suas formas. Sua descoberta é chamada de efeito Seebeck e é a base de todos os termopares.
Antecedentes

Seebeck, H.G. Magnus e A.C. Becquerel propuseram as regras empíricas dos circuitos termoelétricos. Lord Kelvin explicou sua base termodinâmica, e W.F. Roesser compilou-os em um conjunto de três leis fundamentais. Todos eles foram verificados experimentalmente.

A segunda lei às vezes é dividida em três partes pelos pesquisadores modernos, para dar um número total de cinco, mas a Roesser ainda é o padrão.

Lei de materiais homogêneos

Isso era originalmente conhecido como a lei dos metais homogêneos. Um fio homogêneo é aquele que é fisicamente e quimicamente o mesmo. Esta lei estabelece que um circuito de termopar que é feito com um fio homogêneo não pode gerar um fem, mesmo se estiver em temperaturas e espessuras diferentes. Em outras palavras, um termopar deve ser feito de pelo menos dois materiais diferentes para gerar uma tensão. Uma mudança na área da seção transversal de um fio, ou uma mudança na temperatura em locais diferentes no fio, não produzirá uma voltagem.

Lei de Materiais Intermediários

Esta foi originalmente conhecida como Lei dos Metais Intermediários. A soma de todos os fem em um circuito de termopar usando dois ou mais metais diferentes é zero se o circuito estiver na mesma temperatura.

Essa lei é interpretada como significando que a adição de metais diferentes a um circuito não afeta a tensão que o circuito cria. As junções adicionadas devem estar na mesma temperatura das junções no circuito. Por exemplo, um terceiro metal, como fios de cobre, pode ser adicionado para ajudar na medição. É por isso que os termopares podem ser usados ​​com multímetros digitais ou outros componentes elétricos. É também por isso que a solda pode ser usada para unir metais para formar termopares.

Lei de Temperaturas Sucessivas ou Intermediárias

Um termopar feito de dois metais diferentes produz um fem E1, quando os metais são em diferentes temperaturas, T1 e T2, respectivamente. Suponha que um dos metais tenha uma mudança de temperatura para T3, mas o outro permaneça em T2. Então a fem criada quando o termopar está nas temperaturas T1 e T3 será a soma do primeiro e do segundo, de modo que Enew = E1 + E2.

Esta lei permite que um termopar seja calibrado com uma temperatura de referência para ser usado com outra temperatura de referência. Também permite que fios extras com as mesmas características termelétricas sejam adicionados ao circuito sem afetar sua fem total.