Medições De Temperatura E Propriedades Atmosféricas

Introdução e objetivos

Nesse experimento tínhamos como objetivo analisar o efeito da variação de temperatura em diversos dispositivos. Foram utilizados: resistência de platina, termopar, termistor, termômetro bimetálico e termômetro de líquido em vidro. Esses dispositivos entraram em contato com água, que foi gradualmente aquecida e depois resfriada, para as propriedades termoelétricas serem observadas e catalogadas em função da resposta de cada sensor.

Fundamentação teórica

Os dispositivos utilizados contêm propriedades que nos permitem realizar medidas a partir da mudança de temperatura.

O termômetro de líquido consiste basicamente de um tubo capilar de vidro, fechado a vácuo, e um bulbo, contendo mercúrio. O volume do mercúrio varia no tubo capilar do termômetro. Essa variação é medida pela variação do comprimento, numa escala graduada que pode ter uma precisão de 0,05 °C e fornece uma leitura direta da temperatura.

O termômetro bimetálico baseia-se no efeito de dilatação de um material composto por dois componentes metálicos com coeficientes de dilatação diferentes. A dilatação acontece quando uma barra de metal ligada a outra barra de metal diferente são aquecidas ou esfriadas no caso do nosso experimento. Esses componentes metálicos são ligados por uma cinta metálica que, conectado á um indicador mecânico calibrado em unidades de temperatura, nos fornece a medição.

O termômetro de resistência utiliza metais, que são bons condutores de eletricidade e possuem uma resistência que pode ser medida a partir da variação de temperatura. No experimento, a platina foi o metal utilizado por ser um material de larga confiabilidade.

O termistor utiliza materiais semicondutores sensíveis a temperatura para a medição. No caso do nosso experimento, é um termistor NTC, nos quais o coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo: a resistência diminui com o aumento da temperatura.

Termopares são sensores de temperatura simples, robustos e de baixo custo, sendo amplamente utilizados nos mais variados processos de medição de temperatura. Um termopar é constituído de dois metais distintos que unidos por sua extremidade formam um circuito fechado. O termopar desta maneira gera uma força eletromotriz que, quando conectada a um instrumento de leitura, consegue ler a temperatura do processo.

Desenvolvimento prático

A partir dos resultados coletados no experimento, serão apresentados gráficos de cada conjunto de leitura dos sensores contra o sensor de referência PT100.

PT100 REF (°C) PT100 IND (Ὠ) Termopar (µV) Termistor (Ὠ) Líquido em vidro (°C) Bimetálico (°C) Pressão

54,28 138,61 2185 934 54 52 54

59,76 139,8 2481 755 60 59,5 60

64,91 141,26 2641 633 64,5 64 64,5

69,3 142,5 2823 544 70 68 70

74,08 148,83 3022 463 74 72 74

79,11 145,17 3231 393 79 78 79

84,01 146,52 3435 336 84 83 84

89,04 147,83 3642 278 89 88 89

94,14 149,16 3858 247 94 93 94

97,59 150,05 3998 223 98 97 98

95,66 149,55 3910 237 96 95 96

93,67 149,03 3826 251 94 93 94

Gráfico PT100 REF x PT100 IND

Podemos notar que a resistência do fio de platina é diretamente proporcional à temperatura. Quando a temperatura aumenta, a resistência aumenta. Quando ocorre o resfriamento a resistência diminui. Suas principais vantagens são a sua elevada exatidão, uma vasta gama de medida, uma curva de resistência x temperatura mais linear que outros tipos de sensores, dispensam a utilização de fios especiais e não possuem limitação para distância de operação. Suas desvantagens são referentes a fragilidade e o problema de superaquecimento, além de uma leve demora na resposta.

Gráfico PT100 REF x Termopar

Podemos notar que a força eletromotriz na junção do termopar é diretamente proporcional à temperatura. Quando a temperatura aumenta, a força eletromotriz aumenta. Quando ocorre o resfriamento a força eletromotriz diminui. Os termopares disponíveis no mercado têm os mais diversos formatos, desde os modelos mais simples que têm baixo