O que é termopar?

Um termopar é um dispositivo usado para converter calor em energia elétrica. Ele mede a diferença de temperatura entre dois pontos. Os termopares estão entre os sensores de temperatura mais utilizados devido à sua ampla disponibilidade e custo muito baixo. Infelizmente, no entanto, eles não são os leitores de temperatura mais precisos.

O efeito Seebeck desempenha um papel fundamental na função de um termopar. Ele afirma que uma diferença de temperatura entre dois semicondutores de metal criará eletricidade. Quando esses semicondutores formam um loop, uma corrente elétrica é formada. Os termopares contam com esse efeito para medir a temperatura. Quando um termopar é colocado entre um gradiente de temperatura entre dois semicondutores, ele se torna parte do circuito criado pelo efeito Seebeck. Isso permite medir uma tensão e convertê-la em um gradiente de temperatura legível, dependendo dos tipos de metal usados.

Quando um termopar mede um gradiente de temperatura, ele está medindo a diferença de temperatura entre dois semicondutores. Isso significa que um termopar deve ser conectado a um multímetro, o que permite ao usuário ler a tensão dos dois semicondutores envolvidos. A diferença de temperatura e a tensão estão diretamente relacionadas. Portanto, se alguém pode ler a tensão que atravessa um circuito, pode então calcular a diferença de temperatura entre os dois semicondutores. Esta diferença de temperatura é obtida medindo a tensão; pois a tensão corresponde diretamente à diferença de temperatura entre as duas junções dos semicondutores do termopar.

Existem muitos tipos de termopares, todos variando na liga metálica usada em sua sonda. Os mais comuns, termopares do tipo K (cromel-alumel), são muito baratos e têm uma ampla faixa de temperaturas que podem medir. No entanto, o baixo custo deste tipo mostra o fato de que não é muito preciso e pode experimentar mudanças em sensibilidade em temperaturas acima de 354 graus Celsius, que é o ponto de Curie para o níquel, um constituinte de chromel. Os termopares do tipo E (chromel-constantin) têm uma sensibilidade maior do que o do tipo K e não são magnéticos. Existem muitos outros tipos de termopares e uma lista completa pode ser encontrada na seção Recursos.

Os termopares são usados ​​na fabricação de aço para medir a temperatura do aço a fim de determinar o teor de carbono do aço com base em sua temperatura de fusão. Eles também são usados ​​em luzes piloto. Esta aplicação requer que a sonda do termopar esteja na chama piloto para saber se a chama está acesa. Quando a chama está acesa, uma corrente é gerada no termopar e ele lê o calor produzido pela chama. Quando a chama está desligada, os sensores eletrônicos podem saber como desligar o gás para evitar possíveis vazamentos de gás.

Os termopares obedecem a três leis quando em operação. Em primeiro lugar, a lei dos materiais homogêneos afirma que as temperaturas não aplicadas nas junções do termopar não afetará a tensão produzida, porque eles não criam mais uma temperatura gradiente. Em segundo lugar, a lei dos materiais intermediários afirma que novos materiais injetados no circuito não mude a voltagem, desde que as junções formadas pelo novo material não estejam experimentando uma temperatura gradiente. A lei das temperaturas sucessivas afirma que as tensões entre três ou mais junções podem ser somadas.