Medição de temperatura

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Instrumentação 
SENAI 1
 
 
Temperatura 
 
 
 
 
 
 
TERMOMETRIA 
 
Introdução 
Termometria significa "Medição de Temperatura", é o termo mais abrangente que inclui 
tanto a pirometria como a criometria que são casos particulares de medição. 
 
Pirometria - Medição de altas temperaturas, na faixa onde os efeitos de radiação térmica 
passam a se manifestar. 
 
Criometria - Medição de baixas temperaturas, ou seja, aquelas próximas ao zero absoluto 
de temperatura. 
 
Temperatura na Indústria 
A temperatura é uma das variáveis mais importantes na indústria de processamento. 
Praticamente todas características físico-químicas de qualquer substância alteram-se de 
uma forma bem definida com a temperatura. 
 
Exemplificando:- 
• Dimensões (Comprimento, Volume). 
• Estado Físico (Sólido, Líquido, Gás). 
• Densidade. 
• Viscosidade. 
• Radiação Térmica. 
• Reatividade Química. 
• Condutividade. 
• PH. 
• Resistência Mecânica. 
• Maleabilidade, Ductilidade. 
Instrumentação 
SENAI 2 
 
Assim, qualquer que seja o tipo de processo, a temperatura afeta diretamente o seu 
comportamento provocando por exemplo:- 
- Uma aceleração ou desaceleração do ritmo de produção. 
- Uma mudança na qualidade do produto. 
- Um aumento ou diminuição na segurança do equipamento e/ou pessoal. 
- Um maior ou menor consumo de energia. 
 
Conceito de Temperatura 
Temperatura é uma propriedade da matéria, relacionada com o movimento de vibração 
e/ou deslocamento dos átomos de um corpo. Todas as substâncias são constituídas de 
átomos que por sua vez, se compõe de um núcleo e um envoltório de elétrons. 
Normalmente estes átomos possuem uma certa energia cinética que se traduz na forma de 
vibração ou mesmo deslocamento como no caso de líquidos e gases. 
 
A energia cinética de cada átomo em um corpo não são iguais e constantes, mudam de 
valor constantemente, num processo de intercâmbio de energia interna própria. 
 
Baseado nesta conceituação, pode-se definir a temperatura da seguinte forma: 
"Temperatura é a propriedade da matéria que reflete a média da energia cinética dos 
átomos de um corpo". 
 
Na prática, a temperatura é representada em uma escala numérica, onde, quanto maior o 
seu valor, maior é a energia cinética média dos átomos do corpo em questão. 
 
Outros conceitos que se confundem às vezes com o de temperatura são: 
• Energia Térmica. 
• Calor. 
 
A Energia Térmica de um corpo é a somatória das energias cinéticas dos seus átomos, e 
além de depender da temperatura, depende também da massa e do tipo de substância. 
 
O Calor é a energia que se transfere de um corpo para o outro por diferença de 
temperatura. 
 
Instrumentação 
SENAI 3
A temperatura sob ponto de vista da experiência do homem no seu cotidiano, introduz o 
uso dos termos quente e frio. A sensação de quente é o resultado do fluxo de calor de um 
corpo qualquer para o nosso próprio, decorrente de uma maior temperatura daquele corpo. 
 
A sensação de frio aparece quando o nosso corpo cede calor para outro qualquer. A 
superfície do corpo humano está coberta de sensores de temperatura que nos informam a 
cada instante do estado térmico do ambiente que nos cerca. 
 
As sensações de quente e frio que sentimos são relativas, um corpo à mesma temperatura 
pode nos transmitir sensações diversas dependendo das condições físicas e psicológicas 
do nosso corpo. 
 
Os nossos sentidos não são adequados para medir temperatura com segurança, além de 
atuarem em uma faixa de temperatura bastante estreita, próxima à temperatura do próprio 
corpo, devido ao aparecimento da dor. 
 
 Até o final do século XVI, quando foi desenvolvido o primeiro dispositivo para avaliar 
temperatura, os sentidos do nosso corpo foram os únicos elementos de que dispunham os 
homens para dizer se um certo corpo estava mais quente ou frio do que um outro, apesar 
da inadequadamente destes sentidos sob o ponto de vista científico. 
 
Formas de transferência de calor 
 
Condução (sólidos): 
Transferência de calor por contato físico. Um exemplo típico é o aquecimento de uma 
barra de metal. 
 
Convecção (líquidos e gases): 
Transmissão ou transferência de calor de um lugar para o outro pelo deslocamento de 
material. Quando o material aquecido é forçado a se mover, existe uma convecção 
forçada. Quando o material aquecido se move por diferença de densidade, existe uma 
convecção natural ou livre. 
Radiação (sem contato físico): 
Emissão contínua de energia de um corpo para outro, através do vácuo ou do ar (melhor 
no vácuo que no ar, pois no ar é parcialmente absorvida). A energia radiante possui a 
forma de ondas eletromagnéticas e propagam-se com a velocidade da luz. 
 
Instrumentação 
SENAI 4 
 
Escalas de Temperatura 
 
Histórico 
O primeiro instrumento desenvolvido para avaliar temperaturas foi um termoscópio 
fabricado por Galileu Galilei, sábio italiano, em 1592. Este instrumento permitia comparar 
as temperaturas de dois ambientes, sem atribuir valores numéricos às mesmas, donde 
provém o seu nome. Hoje sabe-se que a pressão atmosférica afetava as indicações deste 
termoscópio, limitando a precisão das indicações. 
 
Em 1654, Ferdinand II, Duque de Toscânia, fabricou termômetros na forma usual, ou seja, 
um bulbo e capilar de vidro, cheios parcialmente de álcool e totalmente selado da pressão 
atmosférica. Neste instrumento, a propriedade usada para detectar variações de 
temperatura é a dilatação do álcool. 
 
Robert Hooke em 1664 estabeleceu o primeiro ponto de referência em termômetro, 
atribuindo o valor zero ao ponto onde se estabilizava a coluna de álcool, quando o 
termômetro era colocado no gelo fundente. 
 
Desde o início da termometria, os cientistas, pesquisadores e fabricantes de termômetro, 
sentiam a dificuldade para atribuir valores de forma padronizada à temperatura por meio 
de escalas reproduzíveis, como existia na época, para Peso, Distância, Tempo. Era um 
dilema, que foi sendo resolvido gradativamente ao longo de muitos anos de evolução 
técnica. Por exemplo em 1665 o cientista e matemático holandês Christian Huygens 
escreveu:- "... Seria bom existir um padrão universal e determinado de calor e frio, fixando 
uma proporção definida entre a capacidade do bulbo e do tubo, e então tomando para o 
começo o grau de frio no qual a água começa a congelar, ou melhor, a temperatura da 
água em ebulição..." 
 
Foi somente em 1694 que Carlo Renaldini, ocupava a mesma cadeira de matemática na 
Universidade de Pádua que ocupava Galileu, sugeriu tomar o ponto de fusão do gelo e de 
ebulição da água como dois pontos fixos de temperatura em uma escala de termômetro. 
Ele dividiu o espaço entre eles, em 12 partes iguais. Infelizmente esta importante 
contribuição para a Termometria foi esquecida. 
 
Instrumentação 
SENAI 5
Newton, em 1701, definiu uma escala de temperatura baseada em dois pontos fixos 
reprodutíveis. Para um ponto fixo escolheu o ponto de fusão do gelo, e o chamou de zero. 
Para o outro ponto fixo ele escolheu o número 12 a este ponto. 
 
Baseado no que Newton chamava de "Partes iguais de calor", a água fervia no número 34 
desta escala. 
 
Em 1706 Daniel Gabriel Fahrenheit, fabricante de termômetros de Amsterdã, definiu uma 
escala de temperatura, possuía 3 pontos de referência 0, 48 e 96. Números que 
representavam nas suas palavras o seguinte:- "... 48 no meu termômetro é o meio entre o 
frio mais intenso produzido artificialmente por uma mistura de água, gelo e sal-amoníaco, 
ou mesmo sal comum, e aquela (Temperatura) que é encontrada no sangue de um 
homem saudável..." 
 
Fahrenheit encontrou que na sua escala o ponto de fusão do gelo valia 32 e o de ebulição 
da água 212 aproximadamente. Estes pontos, posteriormente forma considerados mais 
reprodutíveis e foram definidos como exatos e adotados como referência. 
 
Em 1742, Anders Celsius, professor de Astronomia na Suécia, propôs uma escala com o 
zero no ponto de fusão do gelo e 100 no ponto de ebulição da água, no ano seguinte 
Christian de Lyons, independentemente sugeriu a familiarescala centígrada (atualmente 
chamada escala Celsius). 
 
As escalas que ficaram consagradas pelo uso foram a Fahrenheit e a Celsius. A escala 
Fahrenheit é definida atualmente com o valor 32 no ponto de fusão do gelo e 212 no ponto 
de ebulição da água. O intervalo entre estes dois pontos é dividido em 180 partes iguais, e 
cada parte é um grau Fahrenheit. 
 
Toda temperatura na escala Fahrenheit é identificada com o símbolo "ºF" colocado após o 
número (Ex. 250ºF) 
A escala Celsius é definida atualmente com o valor zero no ponto de fusão do gelo e 100 
no ponto de ebulição da água. O intervalo entre os dois pontos está dividido em 100 partes 
iguais, e cada parte é um grau Celsius. A denominação "grau centígrado" utilizada 
anteriormente no lugar de "Grau Celsius", não é mais recomendada. 
 
A identificação de uma temperatura na escala Celsius é feita com o símbolo "ºC" colocado 
após o número (Ex.: 160ºC). 
Instrumentação 
SENAI 6 
 
Tanto a escala Celsius como a Fahrenheit, são relativas, ou seja, os seus valores 
numéricos de referência são totalmente arbitrários. Existe entretanto escalas absolutas de 
temperatura, assim chamadas porque o zero delas é fixado no ponto teórico onde a 
temperatura atinge o seu valor mínimo, no ponto onde a energia cinética dos átomos se 
anula. 
 
Existem duas escalas absolutas atualmente em uso; a Escala Kelvin e Rankine. A Escala 
Kelvin possui a mesma divisão da Celsius, isto é, um grau Kelvin é igual à um grau 
Celsius, porém o seu zero se inicia no ponto de temperatura mais baixa possível, 273,15 
graus abaixo do zero da Escala Celsius. A Escala Rankine possui obviamente o mesmo 
zero da escala Kelvin, porém sua divisão é idêntica à da Escala Fahrenheit. A 
representação das escalas absolutas é análoga às escalas relativas:- Kelvin → 400K (sem 
o símbolo de grau "º"). Rankine → 785 R. 
 
A Escala Fahrenheit é usada principalmente na Inglaterra e Estados Unidos da América, 
porém seu uso tem declinado a favor da Escala Celsius de aceitação universal. O sistema 
internacional de unidades adota (ºC) graus Celsius. 
 
A Escala Kelvin é utilizada nos meios científicos no mundo inteiro e deve substituir no 
futuro a escala Rankine quando estiver em desuso a Fahrenheit. 
 
Existe uma outra escala relativa, a Reaumur, hoje já praticamente em desuso. Esta escala 
adota como zero o ponto de fusão do gelo e 80 o ponto de ebulição da água. O intervalo é 
dividido em oitenta partes iguais. (Representação - ºRe). 
 
Escalas Relativa e Absoluta 
 
Escala relativa de Temperatura 
A escala relativa de temperatura utiliza como referência pontos fixos de temperatura de 
determinadas substâncias. 
 
Pontos fixos de temperatura 
A temperatura interna do corpo humano pode ser considerada como um ponto fixo de 
temperatura. Entretanto esta temperatura é afetada por vários fatores que diminuem a 
precisão deste padrão. 
 
Instrumentação 
SENAI 7
A mudança de estado de substâncias puras (fusão, ebulição) é normalmente desenvolvida 
sem alteração na temperatura. Todo calor recebido ou cedido pela substância é utilizado 
pelo mecanismo de mudança de estado. 
 
-273,15
0
100
374
1000
Co
CALOR SENSÍVEL
CALOR LATENTE
T1 T2
PONTO TRIPLO H O
2
(0,01 C)o
L+S
L+G
TEMPERATURA CRÍTICA
VAPOR + GÁS
DECOMPOSIÇÃO DA
H O
(H + 0 )2
2
2
PRESSÃO = 1 Atm
(LÍQUIDO, SÓLIDO, GASOSO)
 
 
Calor sensível: - é a quantidade de calor necessária para que uma substância mude a 
sua temperatura até que comece a sua mudança de estado, onde teremos o calor latente. 
 
Calor latente: - a quantidade de calor que uma substância troca por grama durante a 
mudança de estado. 
 
Apesar do calor cedido a água ser constante durante toda a experiência, nota-se que 
durante a fusão do gelo, entre t1 e t2, e ebulição da água, entre t3 e t4 a temperatura 
permanece constante. Se mantivermos uma mistura de água e gelo em equilíbrio, a 
temperatura permanecerá constante apesar de existir fluxo de calor entre a mistura e o 
ambiente. 
 
 
Esta mistura de duas ou três fases (Vapor, Líquido e Sólido) em equilíbrio, gera o que se 
convencionou chamar de "Ponto Fixo de Temperatura". Visando uma simplificação nos 
processos de calibração, a Comissão Internacional de Pesos e Medidas, relacionou uma 
série de pontos fixos secundários de temperatura, conforme mostrado na Tabela abaixo. 
 
Instrumentação 
SENAI 8 
 
 
 
PONTOS FIXOS TEMPERATURA(ºC) 
Ponto de Ebulição do Nitrogênio -195,798 
Ponto triplo do Hélio -259,3467 
Ponto triplo da água 0,010 
Ponto de Solidificação do Estanho 231,928 
Ponto de Solidificação do Alumínio 660,323 
Ponto de Ebulição do Oxigênio -182,954 
Ponto de Solidificação da Prata 961,78 
Ponto de Solidificação do Cobre 1084.62 
Ponto de Solidificação da Platina 1064,180 
 
Escala Absoluta de Temperatura 
Não existe limite superior para a temperatura de uma substância qualquer. À medida que 
sobe a temperatura, ocorre uma série de transformações físico-químicas na substância, 
por exemplo:- Fusão, Evaporação, Decomposição Molecular, Ionização, Reações 
Nucleares, etc... 
 
Se usarmos a substância água como exemplo, teríamos as seguintes temperaturas na 
escala Celsius, associados a estas transformações:- 
 
Fusão - 0ºC (por definição). 
Evaporação - 100ºC (por definição). 
Decomposição (H2O em H2 e O2) entre 1000 e 3000ºC. 
Ionização - (perda de elétrons) - acima de 2000ºC. 
Reações nucleares (fusão de hidrogênio) - acima de 15.000.000ºC. 
 
Se abaixarmos a temperatura continuamente de uma substância, atingimos um ponto 
limite além do qual é impossível ultrapassar, pela própria definição de temperatura. Este 
ponto, onde cessa praticamente o movimento atômico, é o zero absoluto de temperatura. 
 
Zero absoluto: - é o estado em que praticamente cessa o movimento atômico. 
 
As escalas absolutas (Kelvin e Rankine) atribuem o valor zero à temperatura mais baixa 
possível. 
Instrumentação 
SENAI 9
 
A escala Kelvin possui a graduação igual a da Celsius, portanto:- 
0 K = -273,15ºC e 0 R = 273,15ºC 
 
A escala Rankine possui a graduação igual a da Fahrenheit, portanto:- 
0 K = -459,67ºF e 0 R = 459,67ºF. 
 
É evidente que uma escala absoluta não pode ter temperaturas negativas. 
 
Escala Internacional Temperatura (ITS90) 
Para melhor expressar as leis da termodinâmica, foi criada uma escala baseada em 
fenômenos de mudança de estado físico de substâncias puras, que ocorrem em condições 
únicas de temperatura e pressão, determinando os pontos fixos de temperatura. 
 
A IPTS- Escala prática Internacional de temperatura, foi a primeira escala prática 
internacional de temperatura e surgiu em 1927. Foi modificada em 1948(IPTS-48), em 
1960 mais modificações foram feitas e em 1968 uma nova IPTS foi publicada (IPTS-68). 
 
Em 1990, a Comissão Internacional de Pesos e Medidas, homologou uma nova escala de 
temperatura, a ITS-90, definida a partir de vários pontos fixos de temperatura e com auxílio 
de instrumentos padrão de interpolação. 
 
A ITS-90 foi definida através de fenômenos determinísticos de temperatura, isto é, pontos 
fixos de determinadas temperaturas. 
 
 
 
 
 
 
 
Pontos fixos IPTS-68 (graus Celsius) ITS-90 (graus Celsius) 
Ebulição do Oxigênio -182,962 -182,954 
Ponto triplo da água 0,01 0,01 
Solidificação do Estanho 231,968 231,928 
Solidificação do Zinco 419,58 419,527 
Solidificação da Prata 961,93 961,78 
Instrumentação 
SENAI 10 
Solidificação do Ouro 1064,43 1064,18 
 
Os valores numéricos dos pontos fixos de temperatura, são determinados pela termometria 
à gás, e os instrumentos de interpolação são: 
 
- Na faixa de -259,34ºC a 630,74ºC é termômetro de resistência de platina. 
 
- Na faixa de 630,74ºC a 1064,43ºC é o termopar de platina com 10% de ródio e platina. 
- Acima de 1064,43ºC é o pirômetro óptico. 
 
Existem várias equações que relacionam a temperatura e a propriedade termométrica 
utilizada nestes instrumentos (resistência elétrica, FEM termoelétrica e energia radiante). 
Através do uso destas equações pode-se determinarcom precisão a temperatura em que 
se encontra um determinado corpo de prova. 
 
Esta escala de temperatura é transferida para outros instrumentos de utilização mais 
simples, mantendo-se o erro de faixas bastante estreitas. Em princípio, de uma forma 
indireta, todo termômetro usado na prática tem a sua calibração relacionada à Escala 
Internacional de Temperatura. 
 
Conversão de Escalas - Exercícios 
 
- Formulário 
A figura compara as escalas de temperatura existentes. 
 
100
50
0
212
122
32
Co Fo
373
323
273
K
672
582
492
R
Co K Fo R
 
Instrumentação 
SENAI 11
 
Desta comparação podemos retirar algumas relações básicas entre as escalas:- 
 
• CELSIUS X FAHRENHEIT→ 
 º C 
 5
 = º F - 32
 9
 
 
• CELSIUS X KELVIN→ K = 273,15 + º C 
 
• FAHRENHEIT X RANKINE→ R = 459,67 + º F 
 
• KELVIN X RANKINE→ 
 K = º R . 5 
9
 
 
 
 
Outras relações podem ser obtidas combinando as apresentadas entre si. É importante 
observar a diferença entre, por exemplo, 1ºC e 1 grau Celsius. 
 
O primeiro significa uma determinada temperatura e o segundo significa um intervalo de 
temperatura. 
 
Se pretendermos passar para a escala Fahrenheit, teremos:- 
 
• 1º caso:- 1ºC → 
 1º C 
 5
 = º F - 32
 9 → 1ºC = 33,8ºF (Fórmula 1) 
 
• 2º caso:- 
1 grau Celsius = 9 º F
5
 
= 1,8 Grau Fahrenheit 
 
(Utilizando a relação entre as dimensões do grau Celsius e o Grau Fahrenheit) 
 
Exercícios Resolvidos 
 
1. Qual a temperatura em ºC do zero original da escala Fahrenheit? E a temperatura do 
homem saudável? 
 
Resp.: 1º) 0ºF → ºC: - 
O C
5
 = 0 - 32
9
 
→ -17,78ºC 
Instrumentação 
SENAI 12 
 
2º) 96ºF → ºC:- 
 C
5
 = 96 - 32
9
 
O
→ 35,55ºC 
 
2. O ponto de ebulição do oxigênio é -182,86ºC. Exprimir esta temperatura em: 
 a) K; b) ºF; c) R. 
 
a) ºC → K :- K = 273,15 + (-182,86) = 90,29K 
 
b) ºC → ºF :- 
-182,86
5
 = º F - 32
9
 
= -297,15ºF 
 
c) ºC → R :- ou melhor, ºC → K → 
R:- 90,29 = R. 5 
9
 
= 162,52R 
 
 
3. O ponto de ebulição do Tungstênio é 5900ºC. Calcular esta temperatura em: 
 a) K; b) ºF. 
a) ºC → K:- K = 273,15 + 5900 = 6173,15K 
 
b) ºC → ºF:- 
5900 
5
 = º F - 32
9
 
= 10652ºF 
Obs.:- Dependendo da precisão do cálculo, pode-se arredondar 273,15 para somente 273 
sem cometer um erro muito grande. Também o fator 459,67, de conversão R para ºF, pode 
ser arredondado para 460. 
 Assim as fórmulas ficariam:- 
 
K = 273 + ºC e R = 460 + ºF 
 
4. No interior do sol a temperatura é cerca de 107K. Qual a temperatura: 
a) Na escala Celsius; b) Na escala Rankine; c) Na escala Fahrenheit? 
 
a) K ºC:- 107 = 273 +ºC ~ 107ºC 
 
b) K ºR:- 
107 = R . 5
9
 
~ 1,8 . 107ºR 
 
c) K ºF:- A diferença neste caso de R e ºF é desprezível 
Instrumentação 
SENAI 13
 1,8 . 10 º F7≅ 
 
 
5. Transformar a unidade de calor "Caloria” em "BTU". Sabendo-se que 1 caloria é a 
quantidade de calor necessária para aquecer de 1 grau Celsius, 1 grama de água, e BTU é 
a quantidade de calor para aquecer de 1 grau Fahrenheit, 1 libra de água. 
 
Dado:- 1 libra = 453,6 gramas 
 
1Caloria = 1 grama . 1 OC 
1BTU = 1 libra. 1 OF 
 
1Caloria = 
1
453 6
1 8
,
,• O F
= 3,968 . 10-3BTU 
1 BTU = 453,6 g o,5555 F
O• = 252 Calorias 
 
1 Caloria = 3,968 . 10-3BTU ou 1 BTU = 252 Calorias 
 
Obs.: Notar que foi utilizada a relação entre os valores do grau Celsius e Fahrenheit. 
 
6. Supondo que a escala de Carlo Renaldini tivesse sido adotada, qual seria:- a) A fórmula 
de correspondência com a escala Celsius? b) Qual seria o valor do zero absoluto nesta 
escala? 
Ponto Fusão Ponto Ebulição 
 Gelo água 
 0 100 
 0 12 
a) CELSIUS (ºC) 
 RENALDINI (ºRn) 
 
O OC
100
 = Rn
12
 
 ou 
 C
25
 = Rn
3
 
O O
 
 
 
b) 
 -273,15
25
 = Rn
3
 
→ -32,78ºRn 
 
 
Instrumentação 
SENAI 14 
 
 
 
Medidores de Temperatura 
 
Tipos e Características Principais 
 
Tipos de Medidores 
Os instrumentos de medida da temperatura podem ser divididos em duas grandes classes: 
 
1ª Classe 
Compreende os instrumentos naqueles em que o elemento sensível está em contato com 
o corpo cuja temperatura se quer medir. São eles: 
 
A)Termômetros à dilatação de sólido. 
B) Termômetros à par termo elétrico. 
C) Termômetros à resistência elétrica. 
D) Termômetros à dilatação de líquido. 
E) Termômetros à dilatação de gás. 
F) Termômetros à tensão de vapor saturante. 
G) Pirâmides fusíveis e "crayons" coloridos. 
 
2ª Classe 
Compreende os instrumentos naqueles em que o elemento sensível não está em contato 
com o corpo cuja temperatura se quer medir. São eles: 
 
A) Pirômetros à radiação total. 
B) Pirômetros à radiação parcial (monocromáticos). 
 
A aplicação dos diversos tipos apresentados depende em cada caso de fatores técnicos e 
econômicos. Como fatores técnicos podemos citar faixa de medição, tempo de respostas, 
precisão, robustez, etc. A relação abaixo mostra a aplicação de cada tipo de medidor na 
indústria. 
 
1ª Classe: 
 
Termômetro à Dilatação de Sólido 
Instrumentação 
SENAI 15
Sob a forma de termômetro bimetálico é atualmente o indicador de temperatura local mais 
usado na área industrial devendo isto a sua simplicidade, robustez e baixo preço. 
 
 
Termômetro à Par Termoelétrico 
É atualmente o sistema de medição de temperatura mais utilizado na indústria para 
monitoria de processos nas salas de controle centrais. 
É preciso, robusto, cobre uma ampla gama de temperaturas e possui normalmente preço 
inferior ao de resistência. 
 
Termômetro de resistência elétrica 
Pertence à categoria de instrumentos elétricos. Tem uso bastante difundido na indústria, 
sendo ao contrário dos termômetros anteriores útil na transmissão à distância da 
temperatura medida. Seu uso deve-se ao fato de possuir boa precisão e ampla faixa de 
temperatura, apesar de ser de preço elevado. 
 
Termômetros à Dilatação de Líquido 
Termômetros de vidro de mercúrio - amplamente usado em laboratórios, oficinas e quando 
protegido, na área industrial. 
Termômetro metálico de mercúrio - bastante usado em áreas industriais como indicador 
local de temperatura. 
 
Termômetro à dilatação de gás 
Não encontra muita aplicação na indústria. Normalmente é encontrado em aplicações 
como indicador local de temperatura. 
 
Termômetro à Tensão de Vapor 
Tem uso bastante difundido na indústria e como monitor de temperatura em instrumentos 
industriais. 
 
Pirâmides Fusíveis e "Crayons" coloridos 
Aplicação bastante limitada nas indústrias, restringindo seu emprego a algumas indústrias 
cerâmicas. "Crayons" coloridos, uso esporádico em testes nas indústrias e oficinas, sendo 
anualmente substituído por termômetros elétricos de contato. 
 
2ª Classe 
 
Instrumentação 
SENAI 16 
Pirômetro de Radiação Total 
Grande aplicação na indústria nos casos de medição de altas temperaturas ou de objetos 
móveis, continuamente. Não possui concorrentes na sua faixa de aplicação. 
 
Pirômetro Óptico Monocromático (Radiação Parcial) 
Bastante usado na indústria para medir esporadicamente altas temperaturas. É utilizado 
para calibração eventual do pirômetro de radiação total. Preço elevado. 
 
 
Termômetros de Dilatação Volumétrica 
 
Princípio de Funcionamento 
São baseados no fenômeno de dilatação aparente de um líquido dentro de um recipiente 
fechado. 
 
Descrição de Diversos Tipos de Medidores 
A seguir será apresentado uma descrição detalhada de cada tipo de medidor de 
temperatura com exceção do tipo (Pirâmides Fusíveis e "Crayons"), tendo em vista a sua 
limitada aplicação na indústria de um modo geral. A lei que rege este fenômeno está 
representada matematicamente da seguinte forma: 
 
V = Vo ( 1 + γat ) 
 
Onde: V = volume aparente à temperatura t. 
 Vo = volume aparente à temperatura 0º. 
 γa = coeficiente de dilatação aparente do líquido. 
 t = temperatura do líquido. 
O coeficiente de dilatação aparente de um líquido é calculado como segue: 
γa = γ1 - γv 
Onde:γa = coeficiente de dilatação aparente do líquido. 
 γ1 = coeficiente de dilatação do líquido. 
 γv = coeficiente de dilatação do vidro. 
 
Por exemplo: 
- Para mercúrio γHG = 180 . 10-6ºC-1 
- Para o vidro γv = 20 . 10-6ºC-1 
 
Instrumentação 
SENAI 17
Deste modo o coeficiente de dilatação aparente do mercúrio no vidro vale: 
γa = γHG - γv 
γa = 180. 10-6 - 20 . 10-6 = 160 . 10-6ºC-1 
Para o álcool temos: 
γálcool = 1.200 . 10-6 
 
Portanto no vidro o coeficiente aparente será: 
 
γa - 1.200 . 10-6 - 20 . 10-6 = 1.180 . 10-6ºC-1 
 
Tipos de Construção 
 
Tipo de Recipiente Transparente 
O órgão indicado é a própria coluna de líquido visível através do recipiente sendo seu copo 
a referência usada contra a escala que a acompanha. 
 
Tipo de Recipiente Metálico 
O órgão de indicação à um medidor volumétrico (fole, bourdon , etc.) que aciona um 
ponteiro sobre uma escala normalmente circular. 
 
Termômetro de Recipiente Transparente 
 
Descrição 
Este tipo de termômetro é constituído de um reservatório, cujo tamanho depende da 
sensibilidade desejada, soldada a um tubo capilar de seção a mais uniforme possível 
fechado na parte superior. O reservatório e parte do capilar são preenchidos de um líquido. 
Na parte superior do capilar existe um alargamento que protege o termômetro no caso da 
temperatura ultrapassar seu limite máximo. 
 
Instrumentação 
SENAI 18 
0 40 60 80
100
120
140
160
180
200
220
240
0 10 3020 605040 70
-10
-20
-30
80 90
100
0 10 3020 605040 70 80 90
100
Poço de
proteção
 
 
Após a calibração a parede do tubo capilar é graduado em graus ou frações deste. A 
medição de temperatura se faz pela leitura da escala no ponto em que se tem o topo da 
coluna líquida. Em alguns casos ao invés de graduar o tubo capilar, fixa-se ao mesmo uma 
escala que receberá a graduação. 
 
Tipos de líquidos utilizados: 
Entre os líquidos mais utilizados estão os abaixo relacionados: 
Nota: Na tabela a seguir, cada letra corresponde às seguintes grandezas: 
 
A - Tipo de líquido. 
B - Calor Específico - Cal/GºC. 
C - Ponto de Solidificação (ºC). 
D - Ponto de Ebulição (ºC). 
E - Coeficiente de dilatação (a 20ºC). 
F - Faixa de Utilização (ºC). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação 
SENAI 19
A B C D E F 
Mercúrio 0,033 -39º +357º 182 . 10-6 - 35 à 600º 
Tolueno 0,421 -92º +110º 1224 . 10-6 - 80 à 100º 
Álcool 
Etílico 
0,581 -115º +78º 1120 . 10-6 - 80 à 70º 
Pentano 0,527 -131º +36º 1608 . 10-6 -120 à 30º 
Acetona 0,528 -95º +567 1487 . 10-6 - 80 à 50º 
 
Notas: 
1º) Para temperaturas superiores a 200ºC no caso do mercúrio, a parte superior do capilar 
é preenchida com um gás inerte, normalmente nitrogênio, sob pressão. Esta precaução é 
indispensável para evitar a vaporização do mercúrio que poderia ocasionar rupturas na 
coluna do líquido. Esta pressão atinge valores de 1,20 a 70atm., para termômetros 
graduados respectivamente em 350, 600 e 750ºC. 
 
2º) No caso de se utilizar gás sob pressão, o termômetro prevê na parte superior um 
reservatório de grande capacidade, a fim de tornar a pressão interna o mais independente 
possível da posição da coluna de mercúrio. 
 
Tipos de Recipientes Usados 
A - Vidro (normal e especial) - Ponto de Fusão: 900 à 1200ºC, utilizado até 600ºC. 
B - Quartzo fundido transparente - Ponto de Fusão: 1770ºC utilizado até 1050ºC. 
Nota:- Todos os tipos de vidro quando aquecidos e resfriados não retornam às dimensões 
originais, fenômeno este conhecido como "histerese térmica dos sólidos". Este fenômeno 
tende desaparecer após o uso prolongado, isto é, aquecendo-se e resfriando-se o 
termômetro inúmeras vezes. Os bons termômetros têm seus invólucros de vidro pré-
envelhecido na fábrica a fim de minimizar este efeito. 
 
Exatidão dos Termômetros de Vidro 
A tabela abaixo mostra as faixas de utilização, intervalo de graduação e desvios 
normalmente tolerados para termômetros comuns e para termômetros de calibração: 
a) Termômetro Comum - Coluna A. 
b) Termômetro de Calibração (padrão) - Coluna B. 
 
 
 
 
Instrumentação 
SENAI 20 
FAIXA DE UTILIZAÇÃO GRADUAÇÃO OC POR DIV. DESVIO TOLERADO (ºC) 
A B A B A B 
-20 à +50 - 0,5 - 1 - 
- -20 à +100 - 0,01 à 0,5 - 0,05 à 0,5 
+50 à 200 - 1 à 2 - 2 - 
- 100 à 200 - 0,2 à 1 - 0,5 à 1 
 
 
FAIXA DE UTILIZAÇÃO GRADUAÇÃO ºC POR DIV. DESVIO TOLERADO (ºC) 
A B A B A B 
200 à 300 200 à 300 2 1 à 2 3 2 à 3 
300 à 400 300 à 400 5 1 à 2 6 3 à 5 
400 à 500 400 à 500 5 1 à 5 9 5 à 9 
500 à 600 - 5 - 12 - 
- 500 à 700 - 1 à 5 - 5 à 9 
600 à 700 - 5 - 15 - 
 
 
De uma maneira geral pode-se resumir as faixas de precisão do modo seguinte: 
- Termômetro Comum: 0,5% até ± 3% do valor do fim da faixa. 
- Termômetro Padrão: 0,1% até ± 0,5% do valor do fim da faixa. 
 
A aplicação dos diversos tipos em cada caso depende de fatores técnicos e econômicos. 
Como fator técnico podemos citar: - faixa de temperatura, tempo de resposta, exatidão, 
robustez, etc. Dos diversos tipos apresentados, alguns têm aplicação limitada quanto 
outros são amplamente aplicados na indústria, como se pode ver a relação a seguir: 
 
- Pirâmides Fusíveis: Trata-se de pequenas pirâmides de aproximadamente 5cm de altura, 
feitas de uma mistura de Caolin, Carbonato de Cálcio e Quartzo, em proporções diversas, 
possuindo cada tipo de mistura um ponto de amolecimento característico. 
 
Sensibilidade dos Termômetros de Vidro 
Em princípio a sensibilidade do termômetro pode ser tão grande quanto se queira, 
bastando utilizar em grande reservatório e um tubo capilar muito fino e portanto muito 
longo. Poder-se-ia alcançar desvios de 1mm da coluna para variações de 0,001º. Esta 
precisão é porém ilusória em razão da queda da fidelidade. 
Instrumentação 
SENAI 21
 
Em síntese, a sensibilidade do termômetro depende: 
a) Do coeficiente de dilatação da substância. 
b) Do volume do bulbo. 
c) Do diâmetro do capilar. 
d) Do coeficiente de dilatação do recipiente usado. 
 
Verificação dos Termômetros de Vidro 
A verificação e calibração de termômetros de vidro pode ser feita de duas maneiras: 
 
Por Comparação: 
Consiste em se comparar ao longo de toda a faixa, a indicação do termômetro com a de 
um padrão de referência (outro termômetro de vidro, termoresistência, etc.). Neste tipo de 
calibração deve-se ter cuidado com os seguintes pontos: 
 
a) O termômetro escolhido como padrão deve ser de boa qualidade e ter sua escala 
aferida. 
 
b) Durante a calibração os dois termômetros deverão estar à mesma temperatura. 
 
Por Meio de Pontos Fixos de Temperatura: 
Consiste em se medir a temperatura em que ocorre mudança de estado de algumas 
substâncias escolhidas como referência. Os pontos fixos mais fáceis de serem 
reproduzidos são os pontos de ebulição e fusão da água. 
 
Erro de Paralaxe: 
Como em todos os instrumentos de leitura, a conservação do nível deve ser feita 
corretamente para evitar erro de paralaxe. Em certos termômetros se usa escala a fim de 
minimizar o efeito do paralaxe. 
 
Utilização dos Termômetros de Vidro 
Pelo fato de sua fragilidade e da impossibilidade de registrar sua indicação ou de transmiti-
la à distância, o uso destes termômetros sem proteção é mais comum nos laboratórios da 
indústria como elemento de comparação para outros tipos de medidores, assim como para 
medições de precisão. 
Quando convenientemente protegido por um arcabouço metálico, encontra larga aplicação 
em medição de temperatura em unidades industriais. 
Instrumentação 
SENAI 22 
 
Tempo de Resposta dos Termômetros de Vidro 
Tempo de resposta de um instrumento de medição é o tempo transcorrido entre a sua 
colocação no meio e a estabilização de sua medição supondo a temperatura do meio 
invariável. No caso de um termômetro, o tempo de resposta será tanto mais curto se: 
 
1. A temperatura do meio for mais elevada, o que se explica é pelo fato da transmissão por 
radiação se efetuar com maior intensidade. 
 
2. O meio for mais agitado. 
 
3. A condutibilidade térmica do meio for grande (os sólidos e líquidos possuem 
condutividademais elevada do que os gases). 
 
4. As dimensões do próprio instrumento forem reduzidas. Normalmente os termômetros de 
vidro são utilizados com uma proteção metálica aumentando sobremaneira seu tempo de 
resposta. 
 
Tipos Especiais de Termômetros de Vidro 
a) Termômetro Clínico:- 
É um termômetro de mercúrio de máxima (fig. 11) graduado de 34 a 42ºC. Possui grande 
utilização nos hospitais, pois nesta faixa estão as temperaturas limites entre as quais pode 
variar o corpo humano. A fixação do valor máximo é obtido por meio de um 
estrangulamento no capilar logo acima do bulbo. Normalmente possui divisões de 0,1ºC. 
 
b) Termômetro de Máxima e Mínima:- 
Bastante usado em meteorologia para indicar as temperaturas máximas e mínimas do 
ambiente em um determinado período de tempo. 
 
O álcool é a substância termométrica (fig. 11). 
 
Como mostra a figura somente o álcool contido no ramo esquerdo do tubo em "U" opera 
como substância termométrica. A função do mercúrio é de arrastar os pequenos índices de 
ferro que deslizam na parte interna do tubo de vidro. 
 
Instrumentação 
SENAI 23
O mercúrio é mantido pressionado contra a coluna de álcool por meio de gás comprimido 
no ramo direito do tubo. O reposicionamento dos índices para uma nova jornada é feita por 
meio de um ímã manuseado externamente. 
 
37
38
39
40
36
35
41
42
37
38
39
40
36
35
41
42
RESTRIÇÃO
36,5 CO
0
10
20
30
40
0
10
20
30
40
-10
-20
-30
-10
-20
-30
AR
COMPRIMIDO
ÁLCOOL
BULBO
ESCALA DE
MÍNIMA
ESCALA DE
MÁXIMA
ÍNDICE DE
FERRO
(MÓVEL)
MERCÚRIO
 
Fig.11 
 
c) Termômetro de Vidro com Contato Elétrico:- 
Normalmente é usado o termômetro de mercúrio normal com a adição de dois ou mais 
pequenos eletrodos no interior do mercúrio, (bulbo e/ou capilar), a operação do mesmo se 
baseia na condutibilidade elétrica do mercúrio. 
 
Instrumentação 
SENAI 24 
0
10
30
20
60
50
40
70
80
90
100
ELETRODO
ELETRODO
 
 
Termômetros de Dilatação de Líquido de Recipiente Metálico 
 
Princípio de Funcionamento 
No termômetro de vidro, a dilatação do líquido é observada e medida diretamente através 
se sua parede transparente. No tipo de recipiente metálico, o líquido preenche todo o 
instrumento e sob o efeito de um aumento de temperatura se dilata, deformando um 
elemento extensível, dito sensor volumétrico. O instrumento compreende três partes:- o 
bulbo, o capilar e o elemento sensor. 
 
O Bulbo: - é o elemento termo sensível do conjunto. Nele fica compreendido a maior parte 
do líquido do sistema. Deverá ficar em contato o mais íntimo possível com o ambiente 
onde se quer avaliar a temperatura. 
 
O Capilar: - é o elemento de ligação entre o bulbo e o sensor volumétrico. Deverá conter o 
mínimo de líquido possível. Em alguns casos, o capilar é substituído por um pequeno e 
rígido pescoço de ligação. 
Instrumentação 
SENAI 25
O Elemento Sensor: - ou de medição é o que mede as variações de volume do líquido 
encerrado no bulbo. Estas variações são sensivelmente lineares à temperatura, daí o fato 
da escala ser graduada linearmente, isto é, em partes iguais. 
 
PONTEIRO
BRAÇO DE
LIGAÇÃO
SETOR
DENTADO
SENSOR
VOLUMÉTRICO
CAPILAR
LÍQUIDO
MERCÚRIO
ÁLCOOL ETÍLICO
BULBO
 
 
Tipos de Líquido de Enchimento 
Mercúrio - para temperatura entre -35 e +550ºC. 
Álcool - para temperatura entre -50 e +150ºC. 
Xileno - para temperatura entre -40 e +400ºC. 
 
Notas: 
 
1. O mercúrio (HG) é o mais usado entre os líquidos apresentados. No caso de seu uso, o 
material do bulbo, capilar e o sensor não poderá ser de cobre ou ligas do mesmo. Quando 
o líquido utilizado é mercúrio, o material de construção mais comum do termômetro é aço 
1020 ou 316 (inox). 
 
Instrumentação 
SENAI 26 
2. A pressão de enchimento do termômetro é de cerca de 50atm, o que justifica a faixa de 
utilização ultrapassar os limites do ponto de ebulição dos líquidos. 
 
Técnicas e Material de Construção do Termômetro 
Bulbo:- Suas dimensões variam de acordo com a sensibilidade desejada e também com o 
tipo de líquido utilizado e aplicação. Os materiais mais usados são: 
aço 316, aço 1020, cobre, latão e monel. 
 
Nota:- Normalmente o bulbo é instalado no interior de um poço de proteção, que permite a 
retirada do mesmo sem afetar o processo. É importante observar que este recurso 
aumenta sobre maneira o tempo de resposta do termômetro. Este atraso pode ser 
reduzido, introduzindo qualquer elemento condutor entre o bulbo e o poço, com a 
finalidade de eliminar o espaço vazio existente entre os mesmos. Pode-se usar mercúrio, 
óleo, grafite, aparas de metal. Observando sempre o tipo de aplicação e a faixa de 
temperatura a ser coberta pelo termômetro. 
 
Capilar:- Suas dimensões são também bastante variáveis. O comprimento está limitado 
aos 60 metros aproximadamente, devido principalmente ao alto custo capilar. 
 
O diâmetro interno deve ser o menor possível, a fim de limitar a influência da temperatura 
ambiente, porém não deverá oferecer resistência à passagem do líquido em expansão. 
Como calores normais temos para diâmetro: 1,5mm e o diâmetro interno: 0,30mm. 
Normalmente é confeccionado de aço ou cobre. 
 
Nota:- A ligação do capilar do bulbo é feita, às vezes, por meio de um pescoço de 
extensão, que aumenta a resistência de ligação, ao mesmo tempo que facilita a montagem 
e desmontagem do bulbo. 
 
Às vezes o capilar é suprimido, ligando-se o bulbo ao medidor. por meio do pescoço de 
extensão. O capilar é o elemento mais sujeito a ser danificado do medidor, frequentemente 
ele é fornecido envolvido por uma proteção ou blindagem. 
 
Elemento de medição:- Basicamente pode ser de três tipos:- Bourdon, Espiral e 
Helicoidal. O material de construção é normalmente bronze fosforoso, cobre, berílio, aço 
inox e aço carbono. O elemento de ligação do elemento ao ponteiro é igual ao usado em 
manômetros. 
 
Instrumentação 
SENAI 27
ESPIRAL
HELICOIDAL
BOURDON
 
 
 
Termômetro de Dilatação de Gás 
 
Princípio de Funcionamento 
Fisicamente idêntico ao termômetro de dilatação de líquido, consta de um bulbo, elemento 
de medição e capilar de ligação entre estes dois elementos. 
 
O volume do conjunto é sensivelmente constante e é preenchido com um gás a alta 
pressão. Com a variação de temperatura o gás varia sua pressão conforme, 
aproximadamente, a lei dos gases perfeitos. O elemento de medição neste caso opera 
como medidor de pressão. 
 
A lei que rege o fenômeno é conhecida como a segunda lei de Gay-Lussac, e é expressa 
matematicamente da seguinte maneira:- 
 
P1 = P2 = ... Pn (Sendo V = constante) 
T1 T2 Tn 
 
Onde: P1, P2, ... Pn = São as pressões absolutas do gás. 
 T1, T2, ... Tn = São as respectivas temperaturas absolutas. 
 
Instrumentação 
SENAI 28 
Pode-se observar da fórmula, que as variações de pressão são linearmente dependentes 
da temperatura, sendo o volume constante. 
 
Outra maneira de representar o fenômeno é da maneira seguinte: 
P = Po ( 1 + γt) 
 
Onde: P = É a pressão do gás (relativa) à temperatura t. 
 Po = É a pressão do gás a 0ºC. 
 γ = É o coeficiente de variação de pressão do gás a volume constante; 
vale aproximadamente 
γ = 1 ºC-1. 
 273 
 t = A temperatura do gás em ºC. 
As duas fórmulas são evidentemente equivalentes. 
 
Tipos de Gás de Enchimento 
Hélio (He) - temperatura crítica = 267,8ºC. 
Hidrogênio (H2) - temperatura crítica = 239,9ºC. 
Nitrogênio (N2) - temperatura crítica = 147,1ºC. 
Dióxido de Carbono (CO2) - temperatura crítica = 31,1ºC. 
Instrumentação 
SENAI 29
CAPILAR
BULBO
GÁS
 
 
Nota:- O gás mais utilizado é o N2 e geralmente é enchido com uma pressão de 20 a 
50atm, na temperatura mínima a medir. 
Sua faixa de medição vai de -100ºC à 600ºC, o limite inferior é o do próprio gás ao se 
aproximar da temperatura crítica, e o superior é do recipiente devido a maior 
permeabilidade ao gás, o que acarretaria a sua perda inutilizando o termômetro. 
 
Material de Construção 
Bulbo e Capilar:- aço, aço inox, cobre, latão e monel. 
 
Nota:-O capilar pode atingir comprimento de até 100m. 
 
Elemento de medição:- Cobre-Berílio, bronze fosforoso, aço e aço inox. 
 
Nota:- O elemento de medição pode ser do tipo Bourbon, espiral ou helicoidal. 
Instrumentação 
SENAI 30 
Termômetro a Tensão de Vapor 
 
Princípio de Funcionamento 
Também fisicamente idêntico ao de dilatação de líquidos. Possui um bulbo e um elemento 
de medição ligados entre si por meio de um capilar. O bulbo é parcialmente cheio de um 
líquido volátil em equilíbrio com o seu vapor. A pressão do vapor é função exclusiva do tipo 
de líquido e da temperatura. 
 
A relação existente entre a tensão de vapor de um líquido e sua temperatura é do tipo 
logarítmico e pode ser simplificada para pequenos intervalos de temperatura na seguinte 
expressão: 
 
log . P1 = HE . ( 1 - 1 ) 
 P2 4,58 T1 T2 
 
Onde: P1 e P2 = São as pressões absolutas relativas às temperaturas. 
 T1 e T2 = Também absolutas. 
 HE = Representa o calor latente de evaporação do líquido em questão. 
Para intervalos de temperatura de uma certa amplitude, o calor latente de evaporação não 
permanecerá constante, e a fórmula adquirirá desta maneira uma forma mais geral e 
bastante complexa, sendo conhecida como a equação de Clausiur Clapeyron. 
 
Tipos de Líquidos de Enchimento 
A tabela apresenta os líquidos mais utilizados e seus respectivos pontos de fusão e 
ebulição. 
 
LÍQUIDO 
 
PONTO DE FUSÃO (ºC) 
 
PONTO DE EBULIÇÃO (ºC) 
Cloreto de Metila - 139 - 24 
Butano - 135 - 0,5 
Éter Etílico - 119 + 34 
Tolueno - 95 + 110 
Dióxido de Enxofre - 73 - 10 
Propano - 190 - 42 
 
 
Material de Construção 
Instrumentação 
SENAI 31
Bulbo e Capilar:- aço inox, aço, cobre e latão. 
 
Nota:- O capilar pode atingir comprimentos de 100m, e o bulbo possui normalmente 
pequeno volume em comparação com os outros tipos. 
 
Elemento de medição:- Cobre-Berílio, bronze fosforoso e aço inox. 
 
Nota:- Pode, como nos outros modelos ser do tipo bourbon, espiral ou helicoidal. 
 
CAPILAR COM
GLICERINA
LÍQUIDO
VOLÁTIL
VAPOR
BULBO
CAPILAR COM
VAPOR OU
LÍQUIDO
LÍQUIDO
VOLÁTIL
VAPOR
BULBO
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentação 
SENAI 32 
Termômetro à dilatação de sólido ou Termômetro Bimetálico 
 
Princípio de Funcionamento 
A operação deste tipo de termômetro se baseia no fenômeno da dilatação linear dos 
metais com a temperatura. É sabido que o comprimento de uma barra metálica varia com a 
temperatura segundo a fórmula aproximada: 
 
L = Lo (1 + α t) 
 
Onde: L = comprimento da barra à temperatura t. 
 Lo = comprimento da barra à 0ºC. 
 t = temperatura da barra. 
 α = coeficiente de dilatação linear do metal utilizado 
 
Deste modo poder-se-ia construir um termômetro baseado medição das variações de 
comprimento de uma barra metálica. A figura mostra dois tipos de termômetros baseados 
diretamente neste fenômeno: 
- O primeiro tipo consiste em uma barra metálica sustentada horizontalmente e um sistema 
mecânico para amplificação das pequenas variações de comprimento da barra. 
- O segundo tipo baseia-se na medição da diferença de dilatação entre um tubo feito de 
material de coeficiente de dilatação e uma haste interna de material de baixo coeficiente de 
dilatação. 
 
PONTEIRO
AMPLIFICAÇÃO
MECÂNICA
TUBO DE
 DILATAÇÃO
(LATÃO)
HASTE DE
TRANSMISSÃO
(INVAR)
PONTEIROAMPLIFICAÇÃO
MECÂNICA
BARRA DE DILATAÇÃO
AJUSTE DE
ZERO
 
 
 
Estes termômetros apresentam dois graves inconvenientes: 
Instrumentação 
SENAI 33
 
- O elemento sensor possui uma grande massa, o que torna a resposta do termômetro 
lenta. 
- A variação do comprimento experimentada pela barra é muito pequena, necessitando de 
uma grande amplificação mecânica até o dispositivo de indicação. 
 
Este último fator pode ser evidenciado no seguinte exercício: 
- Calcular a variação de comprimento sofrida por uma barra de ferro cujo comprimento a 
0ºC é de 300mm. Quando ela for submetida a uma temperatura de 100ºC. 
 
Dado: 
Coeficiente de dilatação linear de ferro→ αFe = 12.10-6.ºC-1 
 
L = 10.(1 + α.t) 
L = 300.(1 + 12 . 10-6 . 100) 
L = 300.(1 + 0,0012) 
L = 300. (1,0012) = 300,36mm 
 
Onde: L = comprimento à 100ºC. 
 Lo = comprimento à 0ºC. 
 t = 100ºC. 
 
Variação de comprimento: 
 
∆L = L - Lo 
∆L = 300,36 - 300,00 
∆L = 0,36mm 
 
Portanto uma variação de 100ºC em uma barra de ferro de 300mm, provoca uma variação 
de apenas 0,36 em seu comprimento. 
 
O Bimetal 
Fixando-se duas lâminas metálicas com coeficientes de dilatação diferentes de maneira 
indicada na figura, e submetendo o conjunto assim formado a uma variação de 
temperatura, observa-se um encurvamento que é proporcional à temperatura. O 
encurvamento é devido as diferentes coeficientes de dilatação dos dois metais, sendo o 
Instrumentação 
SENAI 34 
segmento de círculo a forma geométrica que comporta as duas lâminas com comprimentos 
diferentes. 
 
Evidentemente, fixando-se uma extremidade da lâmina bimetálica, o movimento da outra 
ponta representará a temperatura da mesma. A sensibilidade deste sistema é bem 
superior à do apresentado na figura anterior, sendo tanto maior quanto for o comprimento 
da lâmina e a diferença entre os dois coeficientes de dilatação dos metais. 
 
Um termômetro elementar baseado no efeito bimetálico é apresentado na figura a seguir. 
 
MATERIAL A
MATERIAL B
αA > αB
 
 
 
O Termômetro Bimetálico 
Na prática a lâmina bimetálica é enrolada em forma de espiral ou hélice, o que aumenta 
mais ainda a sensibilidade do sistema conforme a figura. 
 
ESPIRAL HELICOIDAL
 
 
Instrumentação 
SENAI 35
O termômetro mais usado é o de lâmina bimetálica helicoidal. E consiste de um tubo bom 
condutor de calor, do interior do qual é fixada um eixo que por sua vez recebe um ponteiro 
que se desloca sobre uma escala. 
 
APOIO
METAL
HELICOIDAL
HASTE
DE
TRANSMISSÃO
APOIO
 
 
Normalmente o eixo gira de um ângulo de 270º para uma variação de temperatura que 
cubra toda a faixa do termômetro. 
 
 
 
Material de Construção 
 
Faixa de Trabalho e Exatidão 
A sensibilidade do termômetro depende das dimensões de hélice bimetálica e de diferença 
de coeficiente de dilatação dos dois metais. Normalmente usa-se 1 INVAR como metal de 
baixo coeficiente de dilatação. 
INVAR:- (Aço com aproximadamente 36% de níquel e que possui baixo coeficiente de 
dilatação, aproximadamente 1/20 dos dois metais comuns). 
 
O latão é utilizado como material de alto coeficiente de dilatação e para temperaturas mais 
elevadas usa-se ligas de níquel. 
A faixa de trabalho dos termômetros bimetálicos vai aproximadamente de -50ºC à 800ºC, 
sendo a escala sensivelmente linear. 
Instrumentação 
SENAI 36 
A exatidão normalmente garantida é de ± 2% do valor máximo da escala. 
 
Usualmente, as lâminas bimetálicas são submetidas a tratamentos térmicos e mecânicos 
após a confecção, usando a estabilização do conjunto (repetibilidade). 
 
 
Termômetro de Resistência 
 
Princípio de Funcionamento 
O princípio de medição de temperatura por meio de termômetros de resistência, repousa 
essencialmente sobre a medição de variação da resistência elétrica de um fio metálico em 
função da temperatura. A relação matemática entre a resistência de um condutor e sua 
temperatura é dada pela fórmula aproximada: 
 
R = Ro (1 + αt) Equação nº1 
 
Onde: R = resistência à tºC. 
 Ro = resistência à 0ºC. 
 α = coeficiente de variação de resistência do metal com a temperatura. 
 t = temperatura. 
 
Esta fórmula nos diz que a resistência varia linearmente com a temperatura, porém a rigor 
o coeficiente de variação de resistência (α) muda de valor para cada faixa de temperatura, 
o que limita o uso da fórmula apenas para pequenas variações de temperatura. 
 
A relação matemática mais geral é a seguinte:- 
 
R = Ro (1 + α1t + α2t2 + α3t3 + ... + αntn) 
 
Onde: R = resistência à tºC. 
 Ro = resistência à 0ºC. 
 α1, α2, α3, αn = coeficiente de variação de resistência do metal. 
 t = temperatura. 
 
Podemos observar que os termos do 2º grau e maiores(α2t2,α3t3...) contribuem para não 
linearidade da relação, sendo que quanto maior o valor das constantes dos termos de 2º 
grau para cima, maior o afastamento da linearidade. 
Instrumentação 
SENAI 37
 
Tipos de Bulbo de Resistência 
 
Características Desejáveis: 
O tipo de metal utilizado na confecção de bulbos sensores de temperatura, deve possui 
características apropriadas, como: 
 
- Maior coeficiente de variação de resistência com a temperatura (α1, α2, ... αn), quanto 
maior o coeficiente, maior será a variação da resistência para uma mesma variação de 
temperatura, tornando mais fácil e precisa a sua medição. 
 
- Maior resistividade, isto é, para pequenas dimensões de fio uma alta resistência inicial. 
 
- Estabilidade do metal para as variações de temperatura e condições do meio (resistência 
à corrosão, baixa histerese, etc.). 
 
- Linearidade entre a variação de resistência e a temperatura, produzindo escalas de 
leitura de maior precisão e com maior comodidade de leitura. 
 
 
 
Tipos de Metal Utilizados e Faixa de Utilização: 
Os metais utilizados com maior frequência na confecção de termo resistência são:- 
 
- platina (Pt) 
- níquel (Ni) 
- cobre (Cu) 
 
Para pequenas faixas de temperatura um coeficiente médio α, variação de resistência, 
pode ser utilizado. Porém, para faixas mais amplas, necessita-se a introdução dos 
coeficientes de ordem superior, para uma maior aproximação à curva real de radiação R 
versus T. 
 
Por exemplo, no caso da Platina, dois coeficientes são suficientes até a temperatura de 
649ºC, esta relação é quadrática e se afasta da relação linear em aproximadamente 7% no 
valor máximo. 
 
Instrumentação 
SENAI 38 
Para Cobre, são necessários três (3) constantes válidas até a temperatura de 121ºC. 
Apesar das três constantes, a relação entre a resistência e a temperatura é sensivelmente 
linear (pequenos valores de α1 e α2). 
 
Três constantes são necessárias para o Níquel na faixa usual da temperatura, sendo a 
relação sensivelmente não linear. 
 
A faixa de utilização aproximada dos três metais é mostrada a seguir:- 
 
PLATINA - faixa - 200 à 600ºC (excepcionalmente 1200ºC) - Ponto de Fusão 1774ºC. 
 
NÍQUEL - faixa - 200 à 300ºC - Ponto de Fusão 1455ºC. 
 
COBRE - faixa - 200 à 120ºC - Ponto de Fusão 1023ºC. 
 
Tipos de Construção: 
Normalmente a termoresistência é constituída de um fio muito fino, enrolado sobre um 
suporte isolante que poderá ser de mica, vidro ou cerâmica. Este conjunto é isolado e 
encapsulado em vidro ou cerâmica, tornando a resistência assim constituída, isolada do 
meio ambiente. 
 
O termo elemento pode ser protegido por uma fina capa metálica e será utilizado dentro do 
poço de proteção. 
 
ENROLAMENTO DE PLATINA VIDRO, QUARTZO OU CERÂMICA
TERMINAIS DE PRATA OU COBRE
ENROLAMENTO DE NÍQUEL
CARRETEL DE MICA, CELERON
 
 
Instrumentação 
SENAI 39
As extremidades dos fios de resistência são soldados em fios de prata ou cobre, que por 
sua vez vão ter a um bloco terminal existente no cabeçote do poço de proteção. Em casos 
especiais são fabricados termo resistências duplas no mesmo conjunto, seja para maior 
segurança ou para acionar simultaneamente dois ou mais dispositivos de medição e/ou 
controle. 
 
No caso de baixas temperaturas, melhora-se a condução de calor do poço para a termo 
resistência, pressurizando-se o mesmo com um gás bom condutor de calor (helio). 
Simultaneamente esta prática protege os dispositivos contra condensações internas que 
poderiam afetar a resistência da sonda. 
 
Exatidão 
A exatidão dos termômetros de resistência, quando corretamente instalados, é grande, 
pode atingir a ± 0,01ºC. Normalmente as sondas utilizadas industrialmente apresentam 
uma precisão de ± 0,5ºC. No Brasil usa-se normalmente a norma DIN-iec 751/85 que 
estabelece para termômetros de resistência de platina o valor de 100,00Ω a 0ºC, e de 
138,50Ω a 100ºC. 
 
 
 
Tempo de Resposta, Padronização das Termoresistências 
O tempo de respostas depende, como em todos tipos de termômetros já citados, da massa 
do poço de proteção, da transmissão de calor entre o fluído e o poço, entre o poço e a 
termo resistência e da própria temperatura medida. 
 
20
30
40
50
60
70
80
90
100
10
LÍQUIDO
AR
%
TEMPO(MIN)
1 2 3
 
Fig. 19 
Instrumentação 
SENAI 40 
 
Outros valores utilizados de resistência são:- 
 
- Platina - 50Ω a 0ºC, 10Ω à 0ºC. 
- Níquel - 100Ω à 0ºC, 120Ω à 0ºC, 300Ω à 0ºC (muito variável). 
- Cobre - 10Ω à 0ºC, 25Ω à 20ºC. 
 
 
Termistores 
 
É o nome dado a elementos semicondutores, normalmente óxidos metálicos aglutinados à 
alta temperatura. As características principais dos termistores são: 
- Sua alta resistividade possibilitando a construção de elementos da massa diminuta. 
- Elevado coeficiente de variação de resistência possibilitando a construção de 
termômetros com faixa de utilização bastante estreita. 
 
Nota:- O coeficiente de variação de resistência dos termistores alcança normalmente 8 a 
10 vezes o valor dos metais comuns. 
 
- Sua robustez e durabilidade praticamente ilimitada. 
A relação matemática entre a temperatura e a resistência é dada pela fórmula:- 
 
R = a . eb/t 
 
Onde: R = é a resistência à temperatura t. 
 a e b = são parâmetros característicos de cada termistor. 
 e = base dos logarítmos heperianos (e=2,718) 
 t = temperatura absoluta (K). 
 
Desta equação podemos concluir que: 
1. O coeficiente de resistência do termistor é negativo, isto é, a resistência diminui com o 
aumento de temperatura como mostra a fig. 20. 
 
Instrumentação 
SENAI 41
20
40
60
80
100
C
RESISTÊNCIA KΩ
15 30
120
140
70
o
 
Curva R x T de um Termistor (FENWALL K 1382) 
 
2. A relação entre a temperatura e as resistências não é linear e sim logarítmica. 
 
A faixa de utilização dos termistores está usualmente entre -80 e 700ºC. Sua aplicação 
mais notável é no controle de temperatura de ambientes aquecidos por resistências 
elétricas (por exemplo) a câmara de análise de um analisador, devido a sua alta 
sensibilidade e pequena inércia térmica pode comandar o circuito de aquecimento, e 
manter a temperatura dentro de uma faixa de ± 0,02ºC. 
 
A figura a seguir mostra algumas formas típicas de termistores. 
 
 
 
 
Medidores de Temperatura por Termoresistência 
 
Princípio de Medição Básico 
A medição de temperatura por meio de termoresistência consiste em se medir a 
resistência do sensor e traduzí-la em uma escala de temperaturas. 
 
Instrumentação 
SENAI 42 
Teoricamente, o circuito apresentado na figura abaixo proporcionaria as indicações de 
temperatura procuradas na termoresistência Rx, medindo-se a corrente (i) que circula no 
circuito e medindo-se Rx através da lei de Ohm. 
 
mA
r
Rx
E
 
 
Circuito Elementar para Medição de Rx 
r - 
i
E =Rx 
 
Onde: Rx = resistência do sensor de temperatura. 
 r = resistência do circuito. 
 E = bateria de alimentação. 
 
Conhecendo-se a relação entre Rx e a temperatura do mesmo, pode-se, baseado na 
equação do circuito acima, calibrar o miliamperímetro em valores de temperatura. Embora 
tecnicamente correto este circuito não é usado na prática, pois apresenta uma série de 
inconvenientes quais sejam:- 
 
- A corrente no circuito depende das resistências associadas (fios de ligação, 
miliamperímetro, fonte). 
 
- A corrente no circuito depende da tensão de alimentação (E). 
 
- A escala não seria linear. 
 
Tipos de Circuito de Medição Utilizados 
Podemos classificar os medidores nos seguintes tipos: 
 
1. Circuito em ponte. 
 
2. Circuito elementar com bobina de compensação (sistema de galvanômetro à bobinas 
cruzadas). 
 
Instrumentação 
SENAI 43
Circuito em Ponte: 
O circuito de medição em ponte é o mais utilizado na medição de resistência e 
consequentemente na medição de temperatura. Existem dois tipos principais:- 
 
1º Tipo:- Medição por ponte não equilibrada 
A ponte de medição mais utilizada é usualmente a de WHEASTONE, como mostra a figura 
abaixo: 
 
G
B
A
R1
R2 R3
R4
RE
E
+-
 
Ponte de Wheatstone 
 
O equilíbrio da ponte é atingido quando R1 . R3 = R2 . R4 . Conhecendo-se R3 podemos 
deduzir o valor de R4 , isto é, o seu valor Ôhmico. 
 
R1 . R3 = R2 . R4 (se R1= R2). 
R3 = R4 
 
Ligação a dois fios 
As resistencias RL são resistências de fiação e ambas estão estão em série com R4. A 
resistência aumenta quando a distância do sensor até o instrumento for maior, a 
temperatura for maior e a bitola do fio menor. 
 
R1 . R3 = R2 . (RL + RL + R4) 
 
Instrumentação 
SENAI 44 
G
B
A
R1
R2 R2
R4
RE
E
+
-
RL
RL
 
 
R3 = RL +. RL + R4 
 
RL +. RL dependendo de seus valores podem induzir graves erros em medições de 
temperatura com termoresistências. 
 
Ligação a três fios 
Quando a ligação entre a termoresistência e o instrumento for grande, usa-se o sistema de 
ligação compensado com três fios I (Sistema SIEMENS) como mostra a figura a seguir. 
 
GC
B
D
A
R1
R2 R3
R4
RA
E
+
-
RL
RL
RL
 
 
É o método mais utilizado nas indústrias. Esta configuração faz com que a alimentação 
fique o mais próximo possível do sensor. 
 
Instrumentação 
SENAI 45
R1 . (R3 + RL )= R2 . (R4 + RL) 
R1 = R2 
 
Como os fios de ligação são do mesmo tipo, possuem o mesmo comprimento e diâmetro e 
estão na mesma temperatura, então: 
 
RL=RL 
R3 = R4 
 
Conhecendo o valor de R3 tem-se o valor do sensor e conseqüentemente consultando a 
tabela, obtemos a temperatura. O terceiro fio atua somente como condutor de 
compensação, não influenciando nos cálculos de medição da resistência. 
 
A integridade da medição de uma ligação de três fios pode ser mantida somente se a 
ponte for balanceada. 
 
 
 
 
 
 
Ligação a quatro fios 
 
VSENSOR
CONDUTORES
 DE TENSÃO CONDUTORES
 DE CORRENTE
FONTE DE
 CORRENTE
 
 
Esta ligação é utilizada em medições de laboratório e esporadicamente na indústria, pois 
requer 2 medições e um cálculo para o resultado. 
 
 
 
 
 
Instrumentação 
SENAI 46 
Medição de Temperatura por Termopares 
 
Efeitos Termoelétricos 
A aplicação de par termoelétrico (termopares) na medição de temperatura está baseada 
em diversos fenômenos descobertos e estudados por SEEBECK, PELTIER, VOLTA e 
THOMSON. 
 
“ A lei não é, necessariamente, uma expressão de verdade infalível, mas simplesmente 
uma generalização das observações experimentais.” 
 
Hipótese: 
- explica através de modelos, uma ou mais leis sendo possível relacioná-las. 
 
Experiência de SEEBECK 
Em 1821, o físico alemão J. T. SEEBECK descobriu o efeito termoelétrico, sendo a 
aplicação na medição de temperatura introduzida pelo físico francês BECQUEREL. 
 
A experiência de SEEBECK (figura) demonstrou que num circuito fechado, formado por 
dois fios de metais diferentes, se colocarmos os dois pontos de junção à temperaturas 
diferentes, se cria uma corrente elétrica cuja intensidade é determinada pela natureza dos 
dois metais, utilizados e da diferença de temperatura entre as duas junções. 
 
Na experiência, SEEBECK utilizou uma lâmina de antimônio (A) e outra de Bismuto (B), e 
como detetor da corrente "i" utilizou uma bússola sensível ao campo magnético criado pela 
corrente. 
 
S N
A
B
V2
T2
V1
T1
 
 
Experiência de PELTIER 
Em 1834, o físico francês J. C. PELTIER, baseado na experiência de SEEBECK, mostra 
que fazendo-se passar uma corrente elétrica, por um par termoelétrico, uma das junções 
se aquece enquanto a outra se resfria. 
 
Instrumentação 
SENAI 47
Na fig. as duas ampolas interligadas, funcionam como um termômetro diferencial. A junta 
da esquerda aquece, enquanto a outra esfria. 
 
BA A
i h
 
 
Efeito Volta 
A experiência de PELTIER pode ser aplicada através do efeito VOLTA enunciado a 
seguir:- 
 
"Quando dois metais estão em contato a um equilíbrio térmico e elétrico, existe entre eles 
uma diferença de potencial que pode ser de ordem de volt". Esta diferença de potencial 
depende da temperatura e não pode ser medida diretamente. 
 
Efeito Thomson 
Em 1851, o físico inglês Sir W. Thomson (Lord Kelvin), mostra que se colocarmos as 
extremidades de um condutor homogêneo à temperaturas diferentes, uma força 
eletromotriz aparecerá entre estas duas extremidades, sendo esta, chamada F.E.M. 
THOMSON. 
 
Esta F.E.M. depende do material e da diferença da temperatura, não pode ser medida 
diretamente. 
 
A F.E.M. desenvolvida por um par termoelétrico é resultante dos efeitos VOLTA (PELTIER) 
e THOMSON tomados em conjunto. 
 
Instrumentação 
SENAI 48 
A T2T1
V
 
 
 
Leis da Termoeletricidade 
 
a) Lei do Circuito Homogêneo:- 
Em um circuito de um só condutor homogêneo não se estabelece nenhuma corrente 
elétrica, mesmo com trechos a diferentes temperaturas. A soma algébrica da F.E.M. 
VOLTA e THOMSON é nula. 
 
- Consequência:- A F.E.M. desenvolvida por um par termoelétrico tendo duas junções em 
temperaturas diferentes não depende do gradiente da temperatura ou da distribuição de 
temperatura ao longo dos fios. 
 
As únicas temperaturas relacionadas com a F.E.M., são as das duas junções (Junta Fria e 
Junta Quente). Todas as temperaturas intermediárias não interferem na F.E.M. resultante. 
 
b) Lei das Temperaturas Intermediárias(sucessivas):- 
A F.E.M. desenvolvida por qualquer termopar de metal homogêneo com suas junções em 
duas temperaturas quaisquer T1 e T3 respectivamente é a soma algébrica da F.E.M. do 
mesmo termopar com suas junções à temperaturas T2 e T3 respectivamente. 
A representação gráfica da figura a seguir mostra a lei mencionada. 
 
Instrumentação 
SENAI 49
B(-)
T3T1
T3T1 T2
A(+)
3F.E.M.= E = E + E1 2
F.E.M.= E1 F.E.M.= E2
A(+)
A(+)
B(-) B(-)
 
 
E1 = ET1 - ET2 
E2 = ET2 - ET3 
E3 = ET1 - ET3 
Se somarmos E1 + E2 temos: 
E1 + E2 = ET1 - ET2 + ET2 - ET3 = ET1 - ET3 
E1 + E2 = ET1 - ET3 = E3 
Portanto: 
E3 = E1 + E2 
 
- Consequência:- 
1º) Se a F.E.M., de vários metais versus um metal de referência, por exemplo, platina, é 
conhecida, então a F.E.M., de qualquer combinação dos metais pode ser obtida por uma 
soma algébrica. 
 
2º) A temperatura da junta de referência pode estar em qualquer valor conveniente, e a 
temperatura da junta de medição pode ser encontrada, por simples diferença, baseando-se 
em uma tabela relacionada a uma temperatura padrão, por exemplo 0ºC, 20ºC. 
 
 
c) Lei do Metal Intermediário:- 
A soma algébrica da F.E.M., em um circuito composto de um certo número de metais 
diferentes é ZERO se todo circuito estiver a uma só temperatura. 
 
Instrumentação 
SENAI 50 
A
B
T2T1
C
T3 T3
 
 
De outra maneira:- 
“A Fem E do termopar não será afetada se em qualquer ponto de seu circuito for inserido 
um metal qualquer, diferente do já existente, desde que as novas junções sejam mantidas 
a temperaturas iguais.” 
 
- Consequência:- Em virtude desta lei, pode-se inserir o instrumento de medição da F.E.M. 
(Voltímetro) com seu fios de ligação em qualquer ponto do circuito termoelétrico sem 
alterar a F.E.M. original. 
 
A
B
T1
mV
A
B
METAL
INTERMEDIÁRIO
 
 
 
Junta de Referência ou Junta Fria (Compensação da Junta Fria) 
 
Como já foi visto a F.E.M. desenvolvida em par termoelétrico, é função da diferença de 
temperatura entre as duas junções. Desta maneira o termopar não mede a temperatura 
real na junção de medição, e sim a diferença entre esta junção (medição) e a outra tomada 
como referência. Para se obter a temperatura real é preciso conhecer exatamente a 
temperatura da junta de referência e procurar mantê-la constante a fim de facilitar as 
leituras posteriores. 
 
Existem alguns métodos para se manter a temperatura da junta de referência:- 
Instrumentação 
SENAI 51
 
1) Introduzindo-se a junta de referência em recipiente com gelo e água em equilíbrio, onde 
a temperatura é constante e próxima à 0ºC .Como as tabelas de F.E.M. fornecidas 
normalmente são referidas à 0ºC, este método é bastante cômodo, pois possibilita a leitura 
direta da temperatura na tabela conhecendo-se apenas a F.E.M. gerada no circuito. 
 
Este método é utilizado em laboratório ou na indústria em alguns casosespeciais. 
Evidentemente este processo não é muito prático, quando se necessita supervisionar a 
temperatura desejada por tempo bastante prolongado, devido a necessidade da reposição 
contínua do gelo na junta de referência. 
 
A(+)
B(-)
T1
ÁGUA + GELO
0 Co
COBRE/COBRE
T r =0 C
o
EAB
EAB = E - ET1 Tr
EAB = E - 0T1
EAB= E T1
 
Junta de Referência a 0ºC 
 
2) Mantendo-se a junta de referência em um ambiente aquecido onde a temperatura é 
controlada por um sistema termostático. Este possui a vantagem de ser prático, sendo 
porém de precisão inferior ao do método precedente, salvo raras excessões. 
 
Evidentemente a F.E.M. neste processo é inferior ao sistema de junta de referência a 0ºC 
tendo em vista que a temperatura neste caso, é de cerca de 60ºC, devendo-se dar a 
devida correção no caso de usar a tabela com a junta de referência em outra temperatura 
(0ºC ou 20ºC). 
 
3) Hoje disositivos alternativos foram desenvolvidos para simular automaticamente uma 
temperatura de zero grau, chamada de compensação automática da junta de referência ou 
temperatura ambiente. Nestes instrumentos encontra-se um sensor de temperatura que 
pode ser um resistor, uma termoresistência, termistor, diodo, transistor ou mesmo circuito 
integrado que mede continuamente a temperatura ambiente e suas variações, adicionando 
ao sinal que chega do termosensor uma mV correspondente à diferença da temperatura 
ambiente para a temperatura de 0ºC. 
Instrumentação 
SENAI 52 
 
Exemplo de compensação 
A(+)
B(-)
T1
mVE
25 Co
100 Co
E 1
TERMOPAR TIPO K A 100 C JUNTA DE MEDIÇÃO 25 C
E = E100 - E25
E = 4,095 - 1,000
E = 3,095 mV
o o
 
 
Se não existisse a compensação, o sinal de 3,095mV seria transformado em indicação de 
temperatura pelo instrumento e corresponderia a aproximadamente 76ºC, não 
correspondendo ao valor da temperatura existente na junta de medição. 
 
No instrumento medidor está incorporado um sistema de compensação de temperatura 
ambiente, este gera um sinal como se fosse um outro termopar. 
E1 = E25-E0 
E1 = 1,000mV (sinal gerado pelo circuito de compensação) 
 
O sinal total que será convertido em temperatura pelo instrumento será a somatória do 
sinal do termopar e da compensação, resultando na indicação correta da temperatura na 
qual o termopar está submetido (independendo da variação da temperatura ambiente). 
 
Etotal = E - E1 
Etotal = 3,095 + 1,000 = 4,095mV 
Etotal = 4,095mV 100ºC 
 
A indicação depois da compensação será de 100ºC. 
 
 
 
 
Termopares - Tipos e Qualidades Requeridas 
 
Tipos de Termopares 
Apesar de em princípio, qualquer par de metais prestar na construção de termopares, 
existem alguns tipos já padronizados na indústria. 
A seguir mostramos os tipos mais usados nas indústrias:- 
Instrumentação 
SENAI 53
 
Tipo T - Termopares de Cobre Constantan 
Conposição: Cobre(+) / Cobre-Níquel(-) 
O fio negativo Cobre-Níquel é conhecido comercialmente como Constantan. 
Características: Resistentes a corrosão em atmosferas úmidas e são adequados para 
medições de temperaturas abaixo de zero. É resistente à atmosfera oxidantes(excesso de 
Oxigênio), redutoras(rica em Hidrogênio, monóxido de Carbono), inertes(neutras), na faixa 
de -200 a 350ºC. 
Faixa de trabalho: - -200 a 350 ºC. 
Aplicação: É adequado para trabalhar em faixas de temperatura abaixo de 0ºC, 
encontradas em sistemas de refrigeração, fábrica de O2 etc.. 
Identificação da polaridade: 
Cobre (+) é avermelhado e o Cobre/Níquel (-) não. 
 
Tipo J - Termopares de Ferro - Constantan 
Composição: Ferro(+) / Cobre-Níquel(-) 
O fio negativo Cobre-Níquel é conhecido comercialmente como Constantan. 
 
Características: 
Adequados para uso no vácuo,atmosferas oxidantes, redutoras e inertes. Acima de 540ºC, 
a taxa de oxidação do ferro é rápida e recomenda-se o uso de tubo de proteção para 
prolongar a vida útil do elemento. 
Embora possa trabalhar em temperaturas abaixo de 0ºC, deve-se evitar quando houver 
possibilidade de condensação, corroendo o ferro e possibilitando a quebra do fio de ferro. 
 
Não deve ser usado em atmosferas sulfurosas(contém enxofre) acima de 540ºC. O uso em 
temperaturas abaixo de zero não é recomendado, devido à rapida oxidação e quebra do 
elemento de ferro tornando seu uso em temperaturas negativas menor que o tipo T Devido 
a dificuldade de obtenção de fios de ferro com alto teor de pureza, o tipo J tem baixo custo 
e é o mais utilizado industrialmente. 
Aplicação: 
Indústrias em geral até 750ºC. 
 
Identificação da polaridade: 
Ferro (+) é magnético e o Cobre (-) não. 
 
 
Instrumentação 
SENAI 54 
Tipo E - Termopares de Cromel Constantan 
Composição: 
Níquel-Cromo (+)/Cobre-Níquel (-) 
O fio positivo de Níquel-Cromo é conhecido comercialmente como Cromel e o fio negativo 
Cobre Níquel como Constantan. 
 
Características: 
Podem ser utilizados em atmosferas oxidantes e inertes. Em atmosferas redutoras, 
alternadamente oxidante e redutora e no vácuo, não devem ser utilizaados pois perdem 
suas características termoelétricas. Adequado para o uso em temperaturas abaixo de zero, 
desde que não sujeito a corrosão em atmosferas úmidas. Apresenta a maior geração 
mV/ºC (potência termoelétrica) do que todos os outros termopares, tornando-se útil na 
detecção de pequenas alterações de temperatura. 
 
Aplicação: 
Uso geral até 900ºC. 
 
Identificação da polaridade: 
O Níquel-Cromo (+) é mais duro que o Cobre-Níquel (-). 
 
Tipo K - Termopares de Cromel Alumel 
Composição: 
Níquel-Cromo (+)/Níquel-Alumínio (-). 
O fio positivo de Níquel-Cromo é conhecido comercialmente como Cromel e o negativo 
Cromo-Alumínio como Alumel. O Alumel é uma liga de Níquel, Alumínio, Manganês e 
Silício. 
 
Características: 
São recomendáveis para uso em atmosferas oxidantes ou iinertes no seu range de 
trabalho. Por sua resistência à oxidação, são melhores que os tipos T, J, E e por isso são 
largamente usados em temperaturas acima de 540ºC. 
Ocasionalmente podem ser usados em temperaturas abaixo de zero grau. 
Não devem ser utilizados em: 
 
1) Atmosferas redutoras ou alternadamente oxidante e redutora. 
 
Instrumentação 
SENAI 55
2) Atmosferas sulfurosas, pois o enxofre ataca ambos os fios e causa rápida ferrugem e 
quebra dos elementos. 
 
3) Vácuo, exceto por curtos períodos de tempo, pois o Cromo do elemento positivo pode 
vaporizar-se causando erro no sinal do sensor (descalibração). 
 
4) Atmosferas que facilitem a corrosão chamada de “green root”. Green root, oxidação 
verde, ocorre quando a atmosfera ao redor do termopar possui pouco oxigênio, como por 
exemplo dentro de um tubo de proteção longo, de pequeno diâmetro e não ventilado. 
 
O green-root pode ser minimizado aumentando o fornecimento de oxigênio através do uso 
de um tubo de proteção de maior diâmetro ou usando um tubo ventilado. Outro modo é 
diminuir a porcentagem de oxigênio para um valor abaixo da qual proporcionará corrosão. 
Isto é feito inserindo-se dentro do tubo um “getter” ou elemento que absorve oxigênio e 
vedando-se o tubo. O “getter” pode ser por exemplo uma pequena barra de titânio. 
 
Aplicação: 
É o mais utiliizado na indústria em geral devido a sua grande faixa de atuação até 1200ºC. 
 
Identificação da polaridade: 
Níquel-cromo (+) não atrai ímã e o Níquel-Alumínio (-) levemente magnético. 
 
Tipo N Nicrosil - Nisil 
Composição: 
Níquel 14,2%-Cromo 1,4%-Silício (+) / Níquel 4,4%-Silício0,1%-Magnésio (-) 
Desenvolvido na Austrália, este termopar foi aprovado mundialmente, estando inclusive 
normalizado pela ASTM (American Society for Testing and Materials), NIST(Antigo NBS- 
National Bureau of Standards) e ABNT. 
 
Está se apresentando como substituto do termopar tipo , de -200 a 1200ºC, possui uma 
potência termoelétrica menor em relação ao tipo K, porém uma maior estabilidade, 
excelente resistência a corrosão e maior vida útil. Resiste também ao “green-root” e seu 
uso não é recomendado no vácuo. 
 
Tipo S Platina Ródio-Platina 
Composição: 
Platina 90% - Ródio 10% (+) / Platina (-) 
InstrumentaçãoSENAI 56 
 
Tipo R Platina Ródio-Platina 
Composição: 
Platina 97% - Ródio 13% (+) / Platina (-) 
 
Características: 
São recomendados para uso em atmosferas oxidantes ou inertes no seu range de 
trabalho. O uso contínuo em altas temperaturas causam excessivo crescimento de grão, 
podendo resultar em falha mecânica do fio de Platina (quebra de fio), e tornar os fios 
susceptíveis à contaminação, causando redução da F.E.M. gerada. 
Mudanças na calibração também são causadas pela difusão ou volatilização do Ródio do 
elemento positivo para o fio de Platina pura do elemento negativo. Todos estes efeitos 
tendem a causar heterogeneidades que inflenciam na curva característica do sensor. 
 
Os tipos S e R não devem ser usados no vácuo, em atmosferas redutoras ou atmosferas 
com vapores metálicos a menos que bem protegidos com tubos protetores e isoladores 
cerâmicos de alumina e qando se usa tubo de proteção de Platina (tubete) que por ser do 
mesmo material, não contamina os fios e dá proteção necessária aos elementos. 
 
Apresentam grande precisão e estabilidade em altas temperaturas sendo utilizados como 
sensor padrão na calibração de outros termopares. A diferença básica entre o tipo R e S 
está na diferença da potência termoelétrica, o tipo R gera um sinal aproximadamente 11% 
maior que o tipo S. 
 
Aplicação: 
Processos com temperaturas elevadas ou onde é exigido grande precisão como indústrias 
de vidro, indústrias siderúrgicas, etc. 
 
Identificação da polaridade: 
Os fios positivos de Platina-Ródio 10% e Platina-Ródio 13% são mais duros que o fio de 
platina (-). 
 
Tipo B - Platina-Ródio / Platina-Ródio 
Composição: 
Platina 70%-Ródio 30% (+) / Platina 94%-Ródio 6% (-) 
 
Características: 
Instrumentação 
SENAI 57
Seu uso é recomendado para atmosferas oxidantes e inertes, também adequado para 
curtos períodos no vácuo. Não deve ser aplicado em atmosferas redutoras nem as que 
contem vapores matálicos, requerendo tubo de proteção cerâmico como os tipo R e S. O 
tipo B possui maior resistência mecânica que os tipos R e S. 
Sua potência termoelétrica é baixíssima, em temperaturas de até 50ºC o sinal é quase 
nulo. 
Não necessita de cabo conpensado para sua interligação.É utilizado cabos de cobre 
comum (até 50ºC). 
 
Aplicação: 
Utilizado em industrias no qual o processo exige altas temperaturas. 
 
Identificação da polaridade: 
Platina 70%-Ródio 30% (+) é mais duro que o Platina 94%-Ródio 6% (-). 
 
Termopares novos 
Com o desenvolvimento de nocos processos industriais ao longo do tempo, novos tipos de 
termopares foram desenvolvidos para atender condições que os termopares que foram 
vistos até agora não atendiam. 
Muitos destes termopares ainda não estão normalizados e também não são encontrados 
no brasil. 
 
 
Platina 60%-Ródio 40% (+) / Platina 80%-Ródio 20% (-) 
Para uso contínuo até 1800 1850ºC, substituindo o tipo B. Não é recomendado para 
atmosferas redutoras. 
 
Irídio 60%-Ródio 40% (+)/ Irídio(-) 
Podem se usados até 2000ºC em atmosferas inertes ou no vácuo, não recomendado para 
atmosferas redutoras ou oxidantes. 
 
Platinel 1 - Paládio 83%-Platina 14%-Ouro 3% (+) / Ouro 65%-Paládio 35% (-). 
Aproxima-se do tipo K, atuando na faixa de até 1250ºC. Sua composição é apenas de 
metais nobres, apresentando excekente estabilidade em atmosfera oxidante, mas não em 
atmosferas redutoras ou vácuo. 
 
 
Instrumentação 
SENAI 58 
 
Tungstênio 95%-Rhênio 5% (+) / Tungstênio 74%-Rhênio 26% (-) 
Ainda não normalizado, denominado termopar tipo C. Pode ser utilizado continuamente até 
2300ºC e em curtos períodos até 2700ºC no vácuo, na presença de gás inerte ou 
hidrogênio. Não recomendado em atmosfera oxidante. Sua principal aplicação é em 
reatores nucleares. 
Existem algumas variações na composição das ligas, por exemplo: 
 
Tungstênio (+) / Tungstênio 74%-Rhênio 26% (-) 
Tipo G (não oficial) 
 
Tungstênio 97%-Rhênio 5% (+) / Tungstênio 75%-Rhênio 25% (-) 
Tipo D (não oficial) 
 
Níquel-Cromo (+) / Ouro-Ferro (-) 
Usado em temperaturas criogênicas de -268ºC até 15ºC 
 
Outros tipos de termopares 
Tungstênio - Molibidênio. 
Faixa de temperatura 0 à 2.000ºC. 
 
Tungstênio - Iridium. 
Faixa de temperatura 0 à 200ºC. 
 
Grafite - Carbureto de Boro. 
Faixa de temperatura 0 à 2500ºC. 
 
 
 
Principais Qualidades Requeridas por um Termopar 
Para corresponder às exigências de um serviço tipo industrial, os termopares devem 
possuir as seguintes características:- 
 
a) Desenvolver uma F.E.M. a maior possível, função contínua da temperatura de maneira a 
ser possível utilizar instrumentos de indicação de temperatura de construção simples e 
robusta. A faixa de F.E.M. normalmente fornecida nas temperaturas de trabalho normal vai 
de 10 a 50mV. 
Instrumentação 
SENAI 59
 
b) Precisão de calibração (intercambialidade). Um termopar deve ser capaz de ser 
calibrado com um padrão de F.E.M. versus temperatura e deve manter esta calibração 
mantendo-a por um longo período de tempo sem desvios. Os termopares são construídos 
para trabalhar em conjunto com instrumentos tendo cartas e escalas pré calibradas. A 
intercambialidade entre dois termopares do mesmo material é a principal razão do seu uso 
em grande escala na indústria. 
 
c) Resistência à corrosão e oxidação (durabilidade). 
Um termopar deve ser física e quimicamente resistente de maneira a possuir uma longa 
vida, e mais ainda exibindo a propriedade para uma dada temperatura gerar uma F.E.M. 
constante. 
 
d) Relação linear F.E.M. versus temperatura (linearidade). 
É interessante possuir uma relação F.E.M. versus temperatura mais linear possível devido 
aos seguintes motivos: 
 
- Facilidade de construção e leitura de escala e gráficos. 
- Facilidade de construção de dispositivos de compensação de junta de referência. 
- Adequabilidade do uso em indicadores digitais. 
 
Termopares de classe especial 
Existem duas classes de precisão para termopares , a classe standard que é a mais 
comum e utilizada e utilizada e a classe especial também chamada de “Premium Grade”. 
 
Estes termopares são ,fornecidos na forma de pares casados, isto é com características de 
ligas com graus de pureza superiores ao standard. Existe também um trabalho laboratorial 
para adequação de lote de fios, conseguindo com isto uma melhor precisão na medição de 
temperatura. 
 
Preparação e Soldagem de Termopares - Montagem 
Apesar da utilização de diferentes sistemas para realização de um bom contato elétrico na 
junção quente de um termopar, a soldagem é mais eficiente, pois assegura uma ligação 
perfeita dos fios por uma fusão dos metais sobre uma pequena profundidade. 
 
Instrumentação 
SENAI 60 
Precisamos contudo, é exato que a soldagem pode criar heterogenidades, garantir que a 
precisão final do termopar não seja afetada desde que estas heterogenidades sejam 
mantidas em uma zona uniforme de temperaturas. 
 
Preparação dos Fios 
Os fios do termopar são geralmente fornecidos em bobinas. Deve-se endireitá-los 
cuidadosamente à mão, evitando-se qualquer torsão ou flexão exagerada a qual poderia 
afetar a estrutura do material com consequente modificação na sua F.E.M.. Após cortar os 
pedaços destinados à soldagem, lembrando a necessidade de se deixar um pequeno 
excesso, caso haja imprevistos na soldagem, deve-se proceder a limpeza das pontas a 
serem unidas. A seguir prepara-se as pontas conforme a figura a seguir, em uma das três 
opções. 
x
x
x x
a)
b)
c)
ou
ISOLADOR DE CERÂMICA
 
 
No caso a mantém-se o fio duro, reto, enquanto dobra-se o macio. 
 
No caso b dobra-se os dois fios. 
 
No caso c o fio macio é torcido sobre o fio duro cerca de 3 voltas. 
 
Nos três casos é importante manter a distância "x" entre os dois fios, visando a posterior 
colocação dos isoladores. O tipo de ligação c é o mais adequado para fios de grande bitola 
pois dá bastante resistência apesar de aumentar a marca térmica da junção. 
 
Soldagem 
 
Soldagem do Ferro Constantan: 
Para se soldar os fios de ferro e constantan emprega-se uma chama oxi-acetilênica com