Experimento 8 final

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS 
FACULDADE DE ENGENHARIA 
 
Disciplina: Termodinâmica e Transferência de Calor Experimental 
Profº.Dr. Liomar de Oliveira Cachuté 
Experimento: Calibração de um termopar 
 Data: 26/04/2022 Nota: _______ 
Aluno (s): Juan Matheus, Murilo Pacheco Magalhães, Pedro Renato de Souza Moraes, Renan 
Gomes Diniz e Osmar Cândido Diniz Júnior 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Transferência de Calor e Termodinâmica 
Experimental - Prática 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dourados – MS 
2022 
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JUAN MATHEUS 
MURILO PACHECO MAGALHÃES 
OSMAR CÂNDIDO DINIZ JÚNIOR 
PEDRO RENATO DE SOUZA MORAES 
RENAN GOMES DINIZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Calibração de um termopar 
 
 
 
Relatório Experimental apresentado ao Curso de 
Engenharia de Energia da UFGD - Universidade 
Federal da Grande Dourados, para a disciplina 
Transferência de calor e termodinâmica experimental 
referente ao experimento 8 realizado dia 02/04/2022 
 
 
Prof. Dr. Liomar de Oliveira Cachuté 
 
 
 
 
Dourados – MS 
2022 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 4 
 1.1 Efeito Seebeck .................................................................... Erro! Indicador não definido. 
 1.2 Coeficiente Seebeck.........................................................................................................5 
2. DESENVOLVIMENTO ....................................................................................................... 5 
 2.1 Objetivos .......................................................................................................................... 5 
 2.2 Materiais .......................................................................................................................... 5 
 2.3 Metodologia ..................................................................................................................... 7 
 2.4 Resultados e discussões .................................................................................................. 8 
3. CONCLUSÃO ..................................................................................................................... 10 
4. REFERÊNCIA....................................................................................................................11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
 Termopares são equipamentos aplicados na indústria em geral para medição de 
temperatura. O grande diferencial desses instrumentos é a versatilidade para aplicação, uma vez 
que os termopares conseguem atuar em uma extensa faixa de temperatura que varia de - 200 a 
+ 2300°C aproximadamente. Diante de temperaturas variáveis pode ocorrer de o equipamento 
desregular, e quando isso acontece é necessário realizar a calibração de termopares. 
 Para muitos a calibração de termopares pode estar ligada a um erro do equipamento. No 
entanto, é necessário destacar que a calibração de termopares é um processo normal que deve 
ocorrer em todos os equipamentos de medidas para garantir sua qualidade. 
 Aplica-se a calibração de termopares na primeira vez que se utiliza os termopares. 
Aplica-se também quando o equipamento está desregulado diante de aplicações em diversas 
faixas de temperatura. Deve-se realizar calibração de termopares também quando o 
equipamento cai no chão ou ocorre outro tipo de problema de impacto que pode acabar gerando 
problemas. 
 
1.1 Efeito Seebeck 
 
 O funcionamento de um termopar baseia-se em um efeito conhecido como Efeito 
Seebeck. Para analisar este efeito, considere dois fios de metais diferentes, ligados um ao outro, 
como representado na Figura 1. Cada junção – pontos 2 e 3 na figura – é colocada em contato 
térmico com um reservatório de calor; os reservatórios estão nas temperaturas T1 e T2, 
respectivamente. Um voltímetro ideal é ligado nas extremidades livres – pontos 1 e 4 na figura 
– que estão à temperatura T0. Como o circuito formado pelos fios está aberto, a corrente elétrica, 
nele, é nula. Nessa situação, surge uma força eletromotriz nas extremidades livres, que depende 
do material dos fios e da variação de temperatura entre as junções. 
 
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FIGURA 1 - Dois fios A e B, de materiais diferentes, ligados um ao outro para formar as junções 2 e 3. 
Quando as temperaturas dessas junções são diferentes, uma força eletromotriz  é produzida nas 
extremidades 1 e 4, que estão a uma mesma temperatura T0. 
 
 
1.2 Coeficiente Seebeck 
 
 Conhecido o coeficiente Seebeck, a temperatura do objeto pode ser determinada por 
meio da medição da força eletromotriz que é gerada. Para isso, uma das junções é colocada em 
contato térmico com o objeto cuja temperatura T se deseja determinar, enquanto a outra junção 
é mantida em uma temperatura constante, chamada de temperatura de referência 𝑇𝑟 . Para 
pequenas diferenças de temperatura entre as junções, a força eletromotriz  é proporcional a 
essa diferença, ou seja, é dada por: 
 
  =  (𝑇 – 𝑇𝑟) (1) 
 
em que , chamado de coeficiente Seebeck, depende do material dos fios e da temperatura. A 
tabela abaixo mostra alguns coeficientes para determinados tipos de termopar. 
Tabela 1: Coeficiente de Seebeck a 20 °C de alguns termopares comerciais 
 
 
2. DESENVOLVIMENTO 
2.1 Objetivos 
 
 Este experimento tem como objetivo calibrar um termopar. 
 
2.2 Materiais 
 
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 Os materiais utilizados no experimento foram os seguintes: Termopar, voltímetro com 
sensibilidade mínima de 10 V, termômetro de referência, ebulidor, agitador de água, 
recipiente para água, recipiente refratário, nitrogênio líquido, fósforo, isqueiro ou vela. As 
figuras abaixo representam os materiais utilizados: 
 
Figura 2: Termômetro de álcool 
 
 
Figura 3: Termopar 
 
Figura 4: Milivoltímetro 
 
Figura 5: Ebulidor 
 
 
Figura 6: Recipiente com paredes isolantes 
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2.3 Metodologia 
 
 Como foi abordado o funcionamento dos termopares, foi necessário, primeiramente, 
calibrar os termopares fazendo medições de força eletromotriz para valores de temperatura 
correspondente à junção de medida. Portanto, foi feita a disposição dos equipamentos conforme 
a Figura 2, porém com a junção de referência à temperatura ambiente que foi medido com 
termômetro de referência. Após isso, foi aquecido 200 ml de água com o ebulidor no refratário 
até o momento que o termômetro marcasse a temperatura entre 90 ºC e100 ºC. A junção de 
medida foi introduzida na água e medido com voltímetro a diferença de potencial, enquanto 
que a temperatura da água foi medido com termômetro de referência. 
 
FIGURA 2 - Diagrama esquemático de um termopar, constituído de dois fios A e B de materiais 
diferentes. Uma das junções dos fios é mantida a uma temperatura TR, e a outra deve estar em contato 
térmico com o objeto cuja temperatura se deseja determinar; um voltímetro mede a força eletromotriz  
então produzida. 
 
 Em seguida, foi medida a diferença de potencial no termopar para diferentes 
temperaturas da água, adicionando água com temperatura baixas até de temperatura mais altas. 
Primeiro a 94 ºC, em seguida a 80 ºC, até diminuir a 47 ºC e depois 24 ºC. Também foi medido 
a temperatura de uma pessoa e também foi utilizado nitrogênio líquido para teste nesse 
experimento. 
 
Figura 7: Materiais montados para a realização do experimento. 
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2.4 Resultados e Discussão 
Na tabela abaixo estão os valores de obtidos experimentalmente da tensão de acordo com 
a temperatura da água tendo como referência a temperaturaambiente de 22 °C. 
 
Tabela 1: Tabela dos valores obtidos 
Temperatura (ºC) D.D.P (Mv) 
94,0 3,85 
80,0 2,93 
47,0 1,23 
24,0 0,03 
Fonte: Autor próprio 
 
 
 
 Com esses dados foi plotado o gráfico 1 a seguir a diferença de potencial da agua em 
função da temperatura e partir de uma linearização foi obtido o coeficiente de Seebeck. 
 
 Abaixo temos o gráfico da força eletromotriz em função do coeficiente de Seebeck 
em pontilhado: 
 
Figura 8 - f.e.m vs Seebeck. 
Fonte: Autor próprio 
 
3,85
2,93
1,23
0,03
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
1 2 3 4
Grafico 1 
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 Visto que a partir do gráfico, o coeficiente de seeback, ou A (slope), é constante e 
através da regressão linar demonstrou-se ALFA= 0,05Mv/°C +- 0,0066 mv/°C. 
 
 A equação obtida através da regressão linear do gráfico é a equação de calibração do 
termopar, sendo ela: 
𝑉(𝑇) = 0,05𝑇 − 1,22 
Atribuindo T como temperatura ambiente, a ddp da agua é zero, logo temos: 
 
𝑇 =
1,22
0,05
 = 24,4 ºC 
 
 Essa foi a temperatura medida na agua através do equipamento, agora, fazwndo o 
mesmo com todos os valores em que a agua foi submetida a uma ddp, temos os seguintes 
valores mostrados na tabela abaixo: 
 
 
 E possível observar uma diferença dos valores teóricos quando comparados com os 
obtidos experimentalmente, essa diferença pode ser vista na tabela abaixo. 
 
 
 
 
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3. CONCLUSÃO 
 
 Com o experimento foi possível compreender o funcionamento do efeito Seebeck e 
como podemos utilizar a diferença de temperatura e o potencial elétrico gerado a partir dessa 
diferença para determinar a temperatura de algum ambiente. Foi visto a precisão do termopar 
e verificada experimentalmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. REFERÊNCIAS 
 
[1] Vídeo do experimento 
https://www.youtube.com/watch?v=JJACHY1hUgs 
 
[2] Roteiro 
https://www.fisica.ufmg.br/ciclo-basico/wp-
content/uploads/sites/4/2020/07/Calibracao_termopar_V2015b.pdf 
 
[3] Princípios da termometria: Efeito Seebeck 
https://www.temperatura.com.br/principios-termometria-efeito-seebeck-par-termoeletrico/ 
https://www.youtube.com/watch?v=JJACHY1hUgs
https://www.fisica.ufmg.br/ciclo-basico/wp-content/uploads/sites/4/2020/07/Calibracao_termopar_V2015b.pdf
https://www.fisica.ufmg.br/ciclo-basico/wp-content/uploads/sites/4/2020/07/Calibracao_termopar_V2015b.pdf
https://www.temperatura.com.br/principios-termometria-efeito-seebeck-par-termoeletrico/