RELAÇÃO VOLTAGEM X TEMPERATURA EM TERMOPARES

RELAÇÃO VOLTAGEM   X   TEMPERATURA EM TERMOPARES

Cristiane Alves do Prado- 34608

Juliane Sayuri Ogawa- 33521

Tatiana Meirelles Faria-

1. INTRODUÇÃO

A experiência efetuada no dia 22 de maio de 2015, em laboratório do Instituto de Física e Química da Universidade Federal de Itajubá, mediante a disciplina de Metodologia Científica, teve como objetivos aprender a efetuar e expressar uma medida digital, executar medidas diretas de voltagem elétrica, aprender a utilizar corretamente um multímetro digital, assimilar como fazer gráficos com dados experimentais e determinar a relação existente entre voltagem elétrica e temperatura para um termopar. Esta experiência toma como base o fenômeno conhecido como efeito termoelétrico ou efeito Seebeck.

Tal fenômeno foi descoberto por Thomas Johann Seebeck (1770–1831), físico-químico nascido na Estônia. Em 1821, na execução da experiência que formulou a constatação do fenômeno, Seebeck observou que a agulha da bússola se deslocava quando uma extremidade (junção dos dois condutores distintos) estava a uma temperatura maior que a outra extremidade. ele notou que em um circuito fechado, formado por dois condutores metálicos diferentes, ocorre uma circulação de corrente elétrica enquanto existir uma diferença de temperatura entre as suas junções.

Efeito Seebeck: uma força eletromotriz (EMF) é produzida pela diferença de temperatura (∆𝑇 = 𝑇ℎ − 𝑇𝑐 ) nas junções de dois condutores diferentes. Essa construção é denominada termopar.

http://www.edtec.com.br/termopares.htm

2. MATERIAS E MÉTODOS         

2.1 MATERIAIS

-Termopar

-Aquecedor (220 V)

- Becker                                                                                                        

a) Marca: SATELIT                                                                          

b) Modelo: HS100                                                                          

c) Unidade: mililitros (ml)

d) Faixa dinâmica de medida: 50 a 500 ml

e) Precisão: 50 ml

f) Erro: +/- 5%

- Água

- Multímetro digital

a) Marca: ICEL Manaus

b) Modelo: MD- 6111

c) Unidade: milivolts (mV)

d) Faixa dinâmica de medida: 0 a 200 mV

e) Precisão: 0,1 mV

f) Erro: 0,1 mV

- Termômetro analógico

a) Marca: INCOTERM

b) Modelo: L-011/07

c) Unidade: graus Celsius (°C)

d) Faixa dinâmica de medida: -10 a 110 °C

e) Precisão: 1°C

f) Erro: 0,5°C

[pic 1]                   

Figura 1- foto mostrando as especificações do multímetro.

[pic 2]

     

Figura 2- foto mostrando as especificações do Becker.

[pic 3]

Figura 3 – foto ilustrativa do termômetro analógico.

[pic 4]

Figura 4 – foto ilustrativa do aquecedor.

2.2 MODELO METODOLÓGICO

Os seguintes procedimentos foram adotados para execução do experimento:

1. Mediu-se a temperatura ambiente utilizando para isso o termômetro analógico. A medida obtida foi de 25°C.
2. Ligou-se o pino preto do termopar no encaixe “COM” do multímetro e o pino vermelho no encaixe “VΩHz”. O botão seletor central foi posicionado na indicação 200mV.
3. Ligou-se o multímetro e sua indicação inicial foi de 0 mV.
4. Colocou-se aproximadamente de 200 a 300 ml de água no Becker.
5. Esquentou-se a água utilizando-se para tal o aquecedor até ela atingir o ponto de ebulição.  
6. Desligou-se o aquecedor e retirou-o do Becker.
7. Colocou-se o termômetro analógico e a ponta de metal do termopar dentro do Becker que continha água quente.
8. Mediu-se os valores de voltagem correspondentes a cada valor de temperatura da água estabelecida pela tabela 1.

2.3 Obtenção dos dados

Os dados foram obtidos no dia 22 de maio de 2015, no Laboratório do Instituto de Física e Química da Universidade Federal de Itajubá. Após a água atingir sua temperatura de ebulição, foi medido, em milivolts, o nível da tensão presente na água em cada temperatura estipulada para o experimento (55°C; 60°C; 65°C; 70°C; 75°C; 80°C; 85°C). Na tabela abaixo encontram-se os valores de tensão (MV) encontrados para cada temperatura (T):

Tabela 1 – Dados obtidos de temperatura e tensão

Medida	Temperatura (°C)	Voltagem (MV)
1	85 +/- 0,50	2,7 +/- 0,10
2	80 +/- 0,50	2,4 +/- 0,10
3	75 +/- 0,50	2,2 +/- 0,10
4	70 +/- 0,50	1,9 +/- 0,10
5	65 +/- 0,50	1,7 +/- 0,10
6	60 +/- 0,50	1,5 +/- 0,10
7	55 +/- 0,50	1,2 +/- 0,10
8	50 +/- 0,50	1 +/- 0,1

Depois de coletadas as medidas, foi calculada, a partir delas, a variação de cada temperatura estipulada para o experimento em relação à temperatura ambiente de 25°C, com seus respectivos erros. Assim como foram propagados os erros da voltagem presente na água em cada temperatura. Na tabela abaixo temos a variação de temperatura (ΔT), e a voltagem (mV).