Definição de Temperatura e Calor

TERMOPARES

1. INTRODUÇÃO CONCEITUAL:

O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas em processos industriais é obter produtos de alta qualidade, com melhores condições de rendimento e segurança, a custos compatíveis com as necessidades do mercado consumidor.

Nos diversos segmentos de mercado, sejam estes químicos, petroquímico, siderúrgico, cerâmico, farmacêutico, vidreiro, alimentício, papel e celulose, hidrelétrico, nuclear entre outros, a monitoração da variável Temperatura é fundamental para a obtenção do produto final especificado.

1.1 Definição de Temperatura e Calor

Todas as substâncias são constituídas de pequenas partículas, moléculas e que se encontram em contínuo movimento. Quanto mais rápido o movimento das moléculas, mais quente se apresenta o corpo e quanto mais lento mais frio se apresenta o corpo.

Então define-se temperatura como o grau de agitação térmica das moléculas.

Calor é energia em trânsito ou a forma de energia que é transferida através da fronteira de um sistema em virtude da diferença de temperatura.

1.2 Escalas da Temperatura

A primeira escala de temperatura foi a de Farenheit em 1714, no qual convencionou 32ºF para a temperatura de congelamento de uma mistura entre gelo e amônia e 212ºF para a temperatura de ebulição da água. A diferença entre estes pontos foi dividida em 180 partes iguais a qual se deu o nome de grau Farenheit.

Mais tarde, Celsius tomando os mesmos dois pontos, definiu 0ºC para o congelamento da água e 100ºC para a ebulição da água, ambas à pressão atmosférica, a qual se deu o nome de graus Celsius ou Centrígrados.

No princípio de 1800, Thonsom (Lord Kelvin) desenvolveu uma escala termodinâmica universal, baseada no coeficiente de expansão de um gás ideal. Kevin estabeleceu o coneito de Zero Absoluto e a sua escala permanece como padrão para a termometria moderna.

Zero absoluto ou Zero Kevin é a menor temperatura que um corpo pode alcançar, 0 K equivale a -273,15ºC.

As equações de conversão das unidades mais usadas na termometria moderna são:

ºC = ( ºF - 32 ).5/9

ºF = 9/5.ºC + 32

K = ºC + 273,15

ºC = K - 273,15

Existem outras escalas como a Rankine e a Réamur, porém são de pouco uso.

ºR = ºF + 459,67

ºRe = 4/5.ºC

1.3 Escala Internacional de Temperaturas (ITS - 90)

Para melhor expressar as leis da termodinâmica, foi criada uma escala baseada em fenômeno de mudança de estado físico de substâncias puras, que ocorrem em condições únicas de temperatura e pressão. São chamados de pontos fixos de temperatura.

Chama-se esta escala de IPTS - Escala Prática Internacional de Temperatura. A primeira escala prática internacional de temperatura surgiu em 1920, modificada em 1948 (IPTS-48). Em 1960 mais modificações foram feitas e em 1968 uma nova Escala Prática Internacional de Temperatura foi publicada (IPTS-68).

A ainda atual IPTS-68 cobre uma faixa de -259,34 a 1064,34ºC baseada em pontos de fusão, ebuliçao e pontos triplos de certas substâncias puras como por exemplo, o ponto de fusão de alguns metais puros.

Hoje já existe a ITS-90 Escala Internacional de Temperatura, definida em fenômenos determinísticos de temperatura e que definiu alguns novos pontos fixos de temperatura.

Pontos Fixos IPTS-68 IPTS-90

Ebulição do Oxigênio -182,962ºC -182,954ºC

Pponto Triplo da Água +0,010ºC +0,010ºC

Solidificação do Estanho +231,968ºC +231,928ºC

Solidificação do Zinco +419,580ºC +419,527ºC

Solidificação do Prata +961,930ºC +961,780ºC

Solidificação do Ouro +1064,430ºC +1064,180ºC

1.4 Normas e Padrões Internacionais

Com o desenvolvimento tecnológico diferente em diversos paises, criou-se uma série de normas e padronizações, cada um atendendo a uma dada região.

As mais importantes são:

ISA - AMERICANA

DIN - ALEMÃ

JIS - JAPONESA

BS - INGLESA

UNI - ITALIANA

Para atender as diferentes especificações técnicas na área da termometria, cada vez mais se somam os esforços com o objetivo de se unificar estas normas. Para tanto, a Comissão Internacional Eletrotécnica-IEC, vem desenvolvendo um trabalho junto aos paises envolvidos neste processo normativo, não somente para obter normas mais completas e aperfeiçoadas mas também de prover meios para a internacionalização do mercado de instrumentação relativo a termopares.

Como um dos participantes desta comissão, o Brasil, através da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, está também diretamente interessado no desdobramento deste assunto e vem adotando tais especificações como Normas Técnicas Brasileiras

1.5 Tipos de Sensores de Temperatura

Sensores, detetores ou elementos primários de temperatura são transdutores que alteram algumas de suas características físicas ao se equalizar com o meio a ser determinada a temperatura. Como exemplo poderíamos citar a dilatação do mercúrio num termômetro de vidro, a geração de tensão num termopar, a variação de resistência ôhmica num termistor entre outras.

Dos inúmeros tipos de sensores de temperatura existentes, como termômetros de vidro, termômetros bimetálicos, termômetros de gás, termistores, termômetros de quartzo, termopares, termoresistências, termômetros de germânio e outros; os mais utilizados industrialmente são os termopares e as termoresistâncias.

El espectro electromagnético cubre una gran cantidad de longitudes de onda, desde ondas muy cortas hasta muy largas.

2. TERMOPARES:

Os Termopares