3 Termopares

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CEFET-MG Física Experimental II Março/2015 
 
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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais 
Física Experimental II 
 
Efeito Seebeck e termopares 
 
Objetivos 
- Calibrar e utilizar um termopar. 
 
 
Material Utilizado 
- Multímetro, cabos com garra, fios de metais diferentes, recipientes para água, agitador, 
termômetro, ebulidor, água, gelo. 
 
 
Teoria 
Termopares são termômetros construídos a partir de junções entre metais diferentes A e B, 
colocadas em contato com sistemas de temperaturas diferentes T1 e T2, como mostrado na 
Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Esquema de um termopar. 
 
A operação do termopar se baseia em um fenômeno chamado Efeito Seebeck, que 
relaciona o surgimento de uma diferença de potencial elétrico entre junções de dois metais A e B, 
em consequência destas estarem a temperaturas diferentes. 
Os elétrons livres do metal A tendem a ter uma energia cinética média maior na extremidade 
em contato com a maior temperatura. Estes, então, tendem a migrar para uma região em que sua 
energia cinética média será menor, ou seja, a região de temperatura menor. 
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Devido ao contato elétrico entre A e B, esse acúmulo de carga pode ser transferido para o 
metal B, fazendo com que exista uma diferença de potencial entre as extremidades do termopar. 
Essa diferença de potencial é uma força eletromotriz de origem termelétrica, e para diferenças de 
temperatura não muito grandes, pode ser dada por 
 
� = ���� − ��� 
 
onde α é chamado Coeficiente Seebeck ou Coeficiente de Potência Termelétrica. 
Na construção e calibração de um termopar, uma das temperaturas é chamada 
Temperatura de Referência - mantida constante - enquanto a outra é variada para a obtenção do 
coeficiente Seebeck. 
 
 
Procedimentos 
1 - Coloque uma das junções do termopar em contato com um sistema a temperatura 
constante, como por exemplo, um recipiente com água e gelo em fusão ou o próprio ambiente do 
laboratório, caso esteja com o ar parado. Esta será a temperatura de referência do experimento. 
2 - Conecte o termopar ao voltímetro usando os cabos com garra. 
 
NUNCA LIGUE O EBULIDOR SEM QUE ESTE ESTEJA NA ÁGUA. 
 
3 - Coloque cerca de 200 mL de água (ou uma quantidade que cubra totalmente o resistor 
do ebulidor) em um recipiente à parte e aqueça até que o termômetro indique uma temperatura 
entre 90ºC e 100ºC. 
4 - Mergulhe a junção de medida do termopar na água quente e faça a leitura da força 
eletromotriz termelétrica e da temperatura da água. 
5 - Acrescente uma pequena quantidade de água fria (da torneira), agite lentamente para 
homogeneizar a temperatura e faça uma nova leitura da força eletromotriz termelétrica e da 
temperatura. Repita esse procedimento várias vezes de modo a ter vários pares (ε,T). 
6 - Através de um gráfico, encontre o Coeficiente Seebeck para o termopar utilizado e 
verifique se ele é constante em toda a faixa de temperaturas estudada. Para um termopar de 
cobre/constantan, o valor de referência para o Coeficiente Seebeck é 40 µV/ºC. 
7 – Com o termopar já calibrado, use-o para determinar as seguintes temperaturas: 
ambiente, de uma pessoa e do gelo. Todos os valores encontrados são confiáveis? Explique.