Física experimental - Termometria termoelétrica - Conjunto termometria
termoelétrica, efeito Seebeck - EQ163A.
Índice Remissivo ........................................................................................................................................................................................................ 6
Abertura .................................................................................................................................. 7
O presente manual é composto por três partes: Documentação do produto, Instruções para o
professor e Atividades para o aluno. .................................................................................... 7
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
Documentação do produto / Documentación del producto /
Product Documentation............................. 7
Atendimento ao cliente. ...................................................................................................................................................................... 8
Também dos Direitos Autorais: ......................................................................................................................................................... 8
• “A publicação/divulgação da(s) fotografia(s) e/ou ilustração(ões) reproduzida(s) na presente obra dependerá da prévia e expressa
autorização do(s) fotógrafo(s) e/ou ilustrador(es) como da concordância das pessoas retratadas, se for o caso.” .......................... 8
Também das Patentes Industriais: .................................................................................................................................................... 8
• Os produtos Cidepe contem uma ou mais patentes industriais, portanto são protegidos pela Lei das Patentes da Propriedade
Industrial, sendo proibida sua cópia ............................................................................................................................................... 8
Atendimiento al cliente. ...................................................................................................................................................................... 8
También de los Derechos de Autor: ................................................................................................................................................... 8
• "La publicación/ divulgación de la(s) fotografía(s) e/o ilustración (ciones) reproducida(s) en la presente obra dependerá de la
previa y expresa autorización del (de los) fotógrafo(s) y/o ilustrador(es) como de la concordancia de las personas retratadas, si
es el caso". ....................................................................................................................................................................................... 8
También de las Patentes Industriales ................................................................................................................................................ 8
• Los productos Cidepe contan con un o más patentes industriales, por lo tanto, son protegidos por la Ley de las Patentes de la
Propiedad Industrial, siendo prohibida su copia. ............................................................................................................................ 8
Customer service. ................................................................................................................................................................................ 9
Copyright: ........................................................................................................................................................................................... 9
• "The publication/release of the photographs and/or illustrations reproduced in this book depend on the prior and express
authorization of the photographer and/or illustrator as the agreement of the people portrayed, if applicable." ............................. 9
Industrial patents. ............................................................................................................................................................................... 9
• Cidepe's products contain industrial patents, therefore protected by the Patent Law of Industrial Property, being prohibited its
copy. ................................................................................................................................................................................................ 9
Garantia / Guarantee............................................................................................................ 10
Certificado de Garantia Internacional ........................................................................................................................................... 10
As instruções identificadas no canto superior direito da página pelos números que se iniciam pelos algarismos “199…” são destinadas ao professor. ............................................................................................................................................................................ 10
As instruções identificadas no canto superior direito da página pelos números que se iniciam pelos algarismos “999…” são destinadas a informações de segurança e avisos importantes. .................................................................................................................. 10
Certificado de Garantía Internacional ........................................................................................................................................... 10
Las instrucciones identificadas en la parte superior de la página, a la derecha, por los números que se inician con los guarismos
"199…", son destinadas al profesor. ............................................................................................................................................. 10
Las instrucciones identificadas en la parte superior de la página, a la derecha, por los números que se inician por los guarismos
"99…", son destinadas a informaciones de seguridad y avisos importantes. ............................................................................... 10
International Certificate of Guarantee ........................................................................................................................................... 11
The instructions identified in the upper right corner of the page, by numbers beginning with "199…" are intended to the teacher.11
The instructions identified in the upper right corner of the page, by numbers beginning with "999…" are for safety information
and important warnings. ............................................................................................................................................................... 11
PCNs ...................................................................................................................................... 11
Os produtos Cidepe também são adequados aos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCNs. ................................................ 11
Los productos Cidepe también son adecuados a los Parâmetros Curriculares Nacionais - PCNs. ........................................... 11
Cidepe's products also are adequate for Parâmetros Curriculares Nacionais - PCNs ............................................................... 11
9999.992 ................................................................................................................................. 12
Informações e avisos importantes de uso e de serviços. ................................................................................................................. 12
Cuide e evite a corrosão de equipamentos. ................................................................................................................................... 12
Acessórios conectáveis ao equipamento. ...................................................................................................................................... 12
A limpeza de equipamentos. ......................................................................................................................................................... 12
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Física experimental - Termometria termoelétrica - Conjunto termometria
termoelétrica, efeito Seebeck - EQ163A.
Equipamentos com entradas para ventilação. ............................................................................................................................... 12
A manutenção em equipamentos não elétricos. ............................................................................................................................ 13
Caso de troca de peças ou reposição de peças. .............................................................................................................................. 13
Algumas questões ambientais. ......................................................................................................................................................... 13
O descarte da embalagem. ............................................................................................................................................................. 13
O descarte de um produto não elétrico. ......................................................................................................................................... 13
O descarte de um produto elétrico. ............................................................................................................................................... 13
O descarte de pilhas elétricas (ou baterias), quando for o caso. .................................................................................................... 13
Parte A - Instruções para o professor. .................14
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Identificação do produto e seus componentes, passo a passo das montagens, cuidados, informações técnicas e teóricas relevantes. ........................................................................................................................................................................................... 14
Os diferentes níveis de sugestões experimentais nos manuais Cidepe. ........................................................................................ 14
Como montar um manual personalizado com a sequência experimental desejada, utilizando os produtos Cidepe. .................... 14
Onde encontrar o sumário atualizado das instruções que acompanham determinado equipamento constante em qualquer conjunto Cidepe. ................................................................................................................................................................................ 14
Outras informações e suporte técnico. .......................................................................................................................................... 14
1992.273 ................................................................................................................................. 15
Conheça o conjunto para termometria termoelétrica, efeito Seebeck. ......................................................................................... 15
• A função do conjunto. ................................................................................................................................................................ 16
• Seebeck, Thomas (1770 - 1831)............................................................................................................................................ 16
• O efeito Seebeck. ........................................................................................................................................................................ 16
• Peltier, Jean Charles Athanese (1785 - 1845). ...................................................................................................................... 16
• O efeito Peltier. ........................................................................................................................................................................... 17
Como fazer a limpeza do equipamento. ........................................................................................................................................ 17
1992.044_J ............................................................................................................................. 18
Tabelas de correlação para termopares comerciais (J) .................................................................................................................. 18
1992.044_K ............................................................................................................................ 22
Tabelas de correlação para termopares comerciais (K) ................................................................................................................. 22
1992.044_T ............................................................................................................................. 27
Tabelas de correlação para termopares comerciais (T) ................................................................................................................. 27
1994.000 ................................................................................................................................. 30
Os símbolos empregados em termometria e suas unidades de medida. ....................................................................................... 30
1994.999 ................................................................................................................................. 31
Termopares - Bibliografias auxiliares. ............................................................................................................................................ 31
Parte B - Atividades para o aluno .................... 32
1082.053A .............................................................................................................................. 33
A medida da resistência interna de um voltímetro. ....................................................................................................................... 33
1082.054A .............................................................................................................................. 34
A medida da resistência elétrica interna de um amperímetro. ..................................................................................................... 34
1093.083 ................................................................................................................................. 35
A influência da resistência interna do milivoltímetro na medição da fem de um termopar, a escolha adequada do instrumento. ........................................................................................................................................................................................................ 35
• Exemplo A. ................................................................................................................................................................................. 35
• Solução do exemplo A. ......................................................................................................................................................... 35
• Exemplo B. ................................................................................................................................................................................. 36
• Solução do exemplo B. ......................................................................................................................................................... 36
• O fator de correção. .................................................................................................................................................................... 36
1093.005 ................................................................................................................................. 37
As leis termoelétricas. ....................................................................................................................................................................... 37
3
Física experimental - Termometria termoelétrica - Conjunto termometria
termoelétrica, efeito Seebeck - EQ163A.
• Seebeck, Thomas Johann (1770 - 1831). .............................................................................................................................. 37
• O efeito Seebeck. ........................................................................................................................................................................ 37
• O par termoelétrico ou termopar. ................................................................................................................................................ 37
• Uma consequência imediata do efeito Seebeck. ......................................................................................................................... 37
• As medições de temperatura. ................................................................................................................................................ 37
As leis termoelétricas. ....................................................................................................................................................................... 37
A primeira lei termoelétrica. ............................................................................................................................................................ 38
• Algumas consequências da primeira lei termoelétrica. ......................................................................................................... 38
• A lei termoelétrica dos metais intermediários. ........................................................................................................................... 38
• A importância da junta de referência (junta fria). ................................................................................................................. 38
• Dewar, Sir James (1842-1923). ............................................................................................................................................. 38
• O frasco de Dewar. ...................................................................................................................................................................... 38
A segunda lei termoelétrica, a lei das temperaturas sucessivas. ................................................................................................... 39
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
1093.008 ................................................................................................................................. 40
Circuitos com termopares e medição da força eletromotriz. ........................................................................................................ 40
• O que é a força eletromotriz (fem). ............................................................................................................................................. 40
• A importância na escolha do instrumento de medição. .............................................................................................................. 40
A potência termoelétrica. ................................................................................................................................................................. 40
• A curva de calibração do par termoelétrico. ............................................................................................................................... 40
• A potência termoelétrica do termopar. ........................................................................................................................................ 41
1093.016 ................................................................................................................................. 42
Os termopares comerciais. ............................................................................................................................................................... 42
• Termopar tipo J = par termoelétrico Ferro-Constantan .............................................................................................................. 42
• Termopar tipo K = par termoelétrico Cromel-Alumel ................................................................................................................ 42
• Termopar tipo T = par termoelétrico Cobre-Constantan ............................................................................................................ 42
• Termopar tipo R = par termoelétrico Pt-Pt13%Rh ..................................................................................................................... 42
• Termopar tipo S = par termoelétrico Pt-Pt10%Rh ..................................................................................................................... 42
• O Constantan. ............................................................................................................................................................................. 42
Os fios de compensação. ................................................................................................................................................................... 43
• O cuidado especial nas conexões com fios de compensação. ..................................................................................................... 43
• A identificação dos fios de compensação. ............................................................................................................................. 43
1093.024 ................................................................................................................................. 44
Os circuitos especiais com termopares. ........................................................................................................................................... 44
A fem numa associação em série de termopares. ............................................................................................................................ 44
• Aplicações da associação em série de termopares. ..................................................................................................................... 44
• A termopilha. .............................................................................................................................................................................. 44
A associação em paralelo de termopares. ........................................................................................................................................ 44
• Aplicações da associação em paralelo de termopares. ................................................................................................................ 44
O termopar diferencial. .................................................................................................................................................................... 44
1093.028 ................................................................................................................................. 45
O termopar, precisão, proteção, calibração, constante de tempo. ................................................................................................. 45
• A imprecisão da medida com termopares. .................................................................................................................................. 45
• A proteção dos termopares e a imprecisão decorrente. ............................................................................................................... 45
• A calibração do termopar e o padrão de temperatura. ................................................................................................................. 45
• A constante de tempo de um sensor ou instrumento (tempo de resposta de um sensor ou instrumento). .................................. 45
1093.045 ................................................................................................................................. 47
Atividade opcional - O surgimento de uma fem num par termoelétrico cujas juntas são submetidas à temperaturas diferentes........................................................................................................................................................................................................ 47
1093.046 ................................................................................................................................. 49
O par termoelétrico Cobre-Constantan e a medida da fem termoelétrica................................................................................... 49
Como fazer as conexões elétricas. ................................................................................................................................................. 51
• A curva de calibração do termopar Cobre-Constantan. .............................................................................................................. 52
1093.060 ................................................................................................................................. 53
O par termoelétrico Cromel-Alumel e a medida da fem termoelétrica. ...................................................................................... 53
Como fazer as conexões elétricas. ................................................................................................................................................. 55
• A curva de calibração do termopar Cromel-Alumel. .................................................................................................................. 56
4
Física experimental - Termometria termoelétrica - Conjunto termometria
termoelétrica, efeito Seebeck - EQ163A.
1093.065 ................................................................................................................................. 57
O par termoelétrico Ferro-Constantan e a medida da fem termoelétrica. .................................................................................. 57
Como fazer as conexões elétricas. ................................................................................................................................................. 59
• A curva de calibração do termopar Ferro-Constantan. ............................................................................................................... 60
1093.070 ................................................................................................................................. 61
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
O par termoelétrico Ferro-Constantan com Cobre intermediário e a medida da fem termoelétrica. ....................................... 61
Como fazer as conexões elétricas. ................................................................................................................................................. 63
• A curva de calibração do termopar Ferro-Constantan com cobre intermediário. ....................................................................... 64
5
Física experimental - Termometria termoelétrica - Conjunto termometria
termoelétrica, efeito Seebeck - EQ163A.
M
Índice Remissivo
manual personalizado 14
manutenção em equipamentos não elétricos 13
medições de pequenas diferenças de temperatura
A
aplicação dos termopares 37
associação em paralelo de termopares 44
associação em série de termopares 44
P
C
calibração do termopar e o padrão de temperatura 45
circuitos especiais com termopares 44
conexões com fios de compensação 43
constante de tempo de um sensor ou instrumento 45
conversores termoelétricos 44
curva de calibração do par Cobre-Constantan 52
curva de calibração do par Cromel-Alumel 56
curva de calibração do par Ferro-Constantan 60
curva de calibração do par Ferro-Constantan com co 64
curva de calibração do par termoelétrico 41
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Direitos autorais reservados
D
padrão de temperatura 45
par termoelétrico 37
par termoelétrico Cobre-Constantan 42
par termoelétrico Cromel-Alumel 42
par termoelétrico Ferro-Constantan 42
par termoelétrico Pt-Pt10%Rh 42
par termoelétrico Pt-Pt13%Rh 42
Peltier, Jean Charles Athanese (1785 - 1845) 16
potência termoelétrica do termopar 41
primeira lei termoelétrica 38
proteção dos termopares e a imprecisão decorrente
45
Q
questões ambientais 13
descarte da embalagem 13
descarte de pilhas elétricas 13
descarte de um produto elétrico 13
descarte de um produto não elétrico 13
Dewar, Sir James (1842-1923) 38
dúvidas sobre equipamentos 14
R
reposição de peças 13
resistência interna de um miliamperímetro
resistência interna de um voltímetro 33
34
S
E
efeito eletrotérmico 16
efeito Peltier 17
efeito Seebeck 16, 37
efeito termoelétrico 16
entradas para ventilação 12
erros de simples e dupla inversão com termopares 43
evite a corrosão de equipamentos 12
Seebeck, Thomas (1770 - 1831) 16
Seebeck, Thomas Johann (1770 - 1831) 37
segunda lei termoelétrica ou lei das temperaturas 39
Sir James Dewar 38
sumário atualizado das instruções 14
T
identificação dos fios de compensação 43
imprecisão da medida com termopares 45
inércia térmica 45
informações e suporte técnico 14
tempo de resposta de um sensor ou instrumento
tensão termoelétrica 37
termoelementos 16
termopar 37
termopar diferencial 44, 51, 55, 59, 63
Termopar tipo J 42
Termopar tipo K 42
Termopar tipo R 42
Termopar tipo S 42
Termopar tipo T 42
termopilha 44
Thomas Johann Seebeck 37
Thomas Seebeck 16
troca de peças 13
J
V
Jean Charles Athanese Peltier 17
junta de referência (junta fria) 38
velocidade de resposta
F
fem numa associação em série de termopares
fios de compensação termoelétricos 43
força eletromotriz (fem) 40
força eletromotriz termoelétrica 16
frasco de Dewar 38
44
44
I
45
45
L
lei das temperaturas sucessivas 39
lei termoelétrica dos metais intermediários
leis termoelétricas 38
ligas metálicas 37
limpeza de equipamentos 12
38
6