GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSOSECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE BARRA DO BUGRESFACULDADE DE ARQUITETURA E ENGENHARIAS

CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

JACKELINE PEREIRA

JULYANNE METELLO

MAIARA VIEIRA BRANDÃO

DAYANE DA SILVA DOS SANTOS

RELATÓRIO TÉCNICO: MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

BARRA DO BUGRES

2014

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CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

JACKELINE PEREIRA

JULYANNE METELLO

MAIARA VIEIRA BRANDÃO

DAYANE DA SILVA DOS SANTOS

RELATÓRIO TÉCNICO: MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

.

Docente: Osvaldo Alves Pereira.

BARRA DO BUGRES

2014

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Relatório apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina de Física 2 do Curso de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Mato Grosso - Campus Barra do Bugres.

SUMÁRIO

RESUMO.........................................................................................................................4

INTRODUÇÃO...........................................................................................................................5

1.1 Medição de Temperatura... ...............................................................................5

1.2 Medição de Temperatura Com Termopares ......................................................6

1.3 Escalas Termométricas.....................................................................................8

1.4 Objetivos.....................................................................................................................7

MATERIAIS E MÉTODOS.......................................................................................................9

1.1 Materiais......................................................................................................................9

RESULTADOS E DISCUSSÃO..............................................................................................9

1.1 Cálculos da Estimada............................................................................................11

CONCLUSÕES.......................................................................................................................12

REFERÊNCIAS.......................................................................................................................12

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RESUMO

Obter a temperatura de corpos ou ambientes tem uma importância cada

vez maior para o desenvolvimento da tecnologia e do conforto humano, ela é

de forma simplificada o grau de agitação das moléculas, para medi-la utilizam-

se termômetros.

Medida Experimental de Temperatura, introduzindo de forma teórica o

assunto, exemplificando e avaliando fórmulas e cálculos de acordo com os

dados colhidos no ensaio.

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INTRODUÇÃO

A maioria dos princípios básicos de termometria de termopares já era

conhecida por volta de 1900, mas só recentemente tornou-se clara a

verdadeira fonte do potencial termoelétrico.

Nestes experimentos abordamos o seguinte tópico:

Medição de temperatura

Medição de temperatura com termopares

Escalas Termométricas

1.1 Medição de temperatura

Em indústrias um erro na medição de temperatura pode trazer

consequências graves, como destruição de equipamentos ocasionado

acidentes. Em nossa rotina uma falha na medição pode ocasionar mau

funcionamento de vários equipamentos que utilizamos como carros, geladeiras

e fornos. Uma importante utilização para termômetros é na medicina, pois

mesmo uma alteração de poucos graus na temperatura corporal de uma

pessoa pode ter graves efeitos, deste modo uma correta medição torna-se

indispensável. Para esse fim ao longo do tempo desenvolveram-se vários tipos

de termômetros tendo como principais os de liquido em vidro, de pressão, de

radiação, de lâmina bimetálica e termopar. Mas como todas as tecnologias

existem vantagens e desvantagens em cada método vale salientar bem rápido

as principais características de cada tipo de termômetro.

Liquido em vidro: É bem versátil, se for variado o liquido consegue-se

uma larga faixa de aplicação, porém se for de qualidade, com uma alta

precisão, torna-se relativamente caro se for considerada a sua fragilidade a

impactos. Um termômetro de liquido em vidro é composto de bulbo, haste, tubo

capilar, escala principal e auxiliar e câmaras de contração e expansão.

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De pressão: É um dos termômetros mais econômicos e versáteis, sendo

bastante usado na indústria. Consistem em um bulbo contendo líquido, gás ou

vapor, um tubo capilar e um medidor de pressão. Para medições remotas,

capilares de até 60 metros são usados.

De radiação: Atuam a sem contato com o objeto, São usados em

sistemas que emitem radiação, podem medir temperaturas entre -50°C e

3000°C. Tem como principal desvantagem o alto custo e complexidade.

De lâmina bimetálica: São muito utilizados como termostatos, tem como

característica baixo custo, resistência mecânica, exatidão (0,5% a 1% do fundo

de escala) e elevado tempo de resposta.

Termopar: O principal tipo de termômetro são sensores de maior uso

industrial para medição de temperatura. Essa forma de medição baseia-se no

fato de que ao se conectar fios de dois materiais diferentes são geradas

diferença de potencial e corrente podendo ser detectados. A relação entre a

tensão e as temperaturas T1 e T2 , é chamada de efeito Seebeck. Eles cobrem

uma faixa bastante extensa de temperatura que vai de aproximadamente -200

a 2300ºC, com boa precisão e repetibilidade aceitável. Indica a temperatura

quase imediatamente, com custos bem inferiores a outros tipos de sensores.

1.2 Medição de temperatura com termopares

Em 1821, o físico alemão Thomas Johann Seebeck observou que,

unindo as extremidades de dois metais diferentes “x” e “y” (Figura 1.2) e

submetendo as junções “a” e “b” a temperaturas diferentes T1 e T2, surge uma

tensão (normalmente da ordem de mV) entre os pontos a e b, denominada

“tensão termoelétrica”.

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Figura 1.2 A tensão termoelétrica de Seebeck

Figura 1.2 Medição da tensão termoelétrica

Este fenômeno é conhecido por “Efeito Seebeck”. Em outras palavras,

ao se conectar dois metais diferentes (ou ligas metálicas) do modo mostrado

na Figura 1.2, tem-se um circuito tal que, se as junções “a” e “b” forem

mantidas em temperaturas diferentes T1 e T2, surgirá uma tensão

termoelétrica e uma corrente elétrica “i” circulará pelo chamado “par

termoelétrico” ou “termopar”. Qualquer ponto deste circuito poderá ser aberto e

nele inserido um voltímetro para medir a tensão (Figura 1.2).

Uma consequência imediata do efeito Seebeck é o fato de que,

conhecida a temperatura de uma das junções pode-se, através da tensão

produzida, saber a temperatura da outra junção.

As medições de temperatura são, na realidade, a maior aplicação do

termopar (que também pode ser usado como conversor termoelétrico, embora

apresente baixo rendimento), bastante para isso que se conheça a relação

tensão versus variação de temperatura na junção do termopar. Esta relação

pode ser conseguida através de uma calibração, ou seja, uma comparação

com um padrão (normalmente são usados termorresistores ou pontos fixos de

temperatura).

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Um termopar, portanto, consiste de dois condutores metálicos, de

natureza distinta, na forma de metais puros ou de ligas homogêneas. Os fios

soldados em um estremo ao qual se dá o nome de junta quente ou junta de

medição ou ainda de medida. A outra extremidade dos fios é levada ao

voltímetro, por exemplo, fechando um circuito elétrico por onde flui uma

corrente elétrica.

O ponto onde os fios que formam o termopar se conectam ao

instrumento de medição é chamado de junta fria ou de referência.

1.3 Escalas Termométricas

Escalas Termométricas Relativas: Quando as escalas termométricas são

estabelecidas de forma arbitrária, ou seja, atribuindo valores arbitrários aos

pontos fixos, são denominadas escalas relativas. Logicamente, podem ser

criadas uma infinidade de escalas relativas, conforme os números associados

aos ponto fixos, obtendo-se para elas as mais diversas equações

termométricas.As escalas relativas mais usuais são a Escala Celsius (°C),

utilizada em grande parte do mundo, onde os valores 0°C e 100°C são

atribuídos, respectivamente, para o ponto do gelo e o do vapor, dividindo-se o

intervalo entre os dois pontos fixos em 100 partes iguais(o grau Celsius); e a

Escala Fahrenheit (°F), utilizada nos países de língua inglesa, onde os valores

32°F e 212°F são atribuídos, respectivamente, para o ponto do gelo e o do

vapor,dividindo-se o intervalo entre os dois pontos fixos em 180 partes iguais (o

grau Fahrenheit). Existem, também, outras escalas relativas bem menos

usuais.

Escalas Termométricas Absolutas: Não há nenhum limite superior de

temperatura, ou seja, não existe a temperatura “mais quente possível”, no

entanto, é possível demonstrar teoricamente que há um limite inferior, isto é,

existe um estado térmico mais frio que qualquer outro. A este estado dá-se o

nome de zero absoluto, e ocorre quando o movimento de agitação térmico de

todos os átomos e moléculas de um corpo cessam (o que na prática é

inatingível).

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1.4 Objetivos

Os experimentos aqui relatados possuem os seguintes objetivos

específicos:

Converter medidas de diferença de potencial (ddp) que estão na

unidade de MV para a unidade de temperatura em ºC e ºF.

Fazer medição de água em temperatura ambiente, gelada, quente

e em forma de gelo com o uso de diferentes termômetros.

MATERIAIS E MÉTODOS

Para este procedimento, foram utilizados materiais específicos de

laboratório.

1.1 Materiais

1 Termopar

1 Termômetro

4 Becker

1 Multímetro

Água a diferentes temperaturas

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Com as tensões medidas no experimento é possível traçar um gráfico e

descobrir a equação de sua reta. Através desta equação da reta podemos

calcular a temperatura da água que contém em cada Becker.

Os resultados encontrados das medições de ddp dos pares

termoelétricos. Foram os seguintes.

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Tabela de temperatura medida em Grau Celsius

Gráfico de dispersão de mV para ºC

Figura: Grafico temperatura medida em ºC

Tabela de temperatura medida em Grau Fahrenheit

MV ºF

Gelo - 1,2 39 35,8924

Água Gelada - 0,5 60 59,334

Água Temperatura Ambiente 0 70,8 76,078

Água Quente 2,7 168 166,4956

Gráfico de dispersão de mV para ºF

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mV ºC

Gelo - 1,2 0 0,2552

Água Gelada - 0,5 13,5 13,7365

Água Temperatura Ambiente 0 24 23,366

Água Quente 3,0 81 81,143

Figura Grafico temperatura medida em ºF

Verificou-se, através dos resultados apresentados acima, que todos os

termopares apresentaram uma resposta linear.

Tabela de Medida e Estimada

Medida

ºC ºF Estimada em ºF

Gelo 1 39 33,8

Água Gelada 14,5 62 58,1

Água Temperatura Ambiente 24 78 75,2

Água Quente 68 152 154,4

1.1 Cálculos da Estimada

Obtivemos o calculo da estimada através da conversão de grau Celsius

para grau Fahrenheit.

Gelo ºF = ºC*1,8+32

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ºF = 1*1,8+32

ºF = 33,8

Água Gelada

ºF = ºC*1,8+32

ºF = 14,5*1,8+32

ºF = 58,1

Água Temperatura Ambiente

ºF = ºC*1,8+32

ºF = 24*1,8+32

ºF = 75,2

Água Quente

ºF = ºC*1,8+32

ºF = 68*1,8+32

ºF = 154,4

CONCLUSÕES

O ensaio permitiu verificar os modelos apresentados, operá-los e obter

dados. O experimento permitiu maior entendimento do assunto.

Desenvolvemos uma medição de temperatura, tendo como sensor um

termopar, o sinal foi medido com um voltímetro. Os termômetros foram

inseridos em uma amostra de água contida em 4 Becker diferente obtendo-se

valores das temperaturas da água.

REFERÊNCIAS

WWW.HERMES.UCS.BR/CCET/DEMC/VJBRUSAM/INST/TERMOPAR.PDF

Artigo, Construção de um sistema eletrônico de medição de temperatura usando termopar, de Assis Bento Ribeiro, Antonio; Balster Martins, Eduardo; Medeiros, Djalma; Projeções, v. 19/20, p. 23-27, Jan./Dez. 2001/2002.

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