Relatório Científico

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI
CAMPUS ITAJUBÁ
Relação Voltagem x Temperatura em termopares 
ITAJUBÁ - MG
2021
Relação Voltagem x Temperatura em termopares 
Relatório técnico realizado para a disciplina de Laboratório de Metodologia Científica, apresentada como requisito de avaliação da Universidade Federal de Itajubá.
Orientadora: Carla Patrícia Lacerda Rubinger 
ITAJUBÁ - MG
2021
SUMÁRIO
RESUMO .............................................................................................................................. 1
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 2 
2. OBJETIVO ....................................................................................................................... 3 
3. MATERIAIS E MÉTODO .............................................................................................. 3
	3.1. MATERIAIS ...................................................................................................... 3
	3.2. MÉTODO ........................................................................................................... 3
	3.3. OBTENÇÃO DE DADOS ................................................................................. 4
	3.4. ANÁLISE DOS RESULTADOS ....................................................................... 4
	3.5. RESPOSTAS ÀS PERGUNTAS ...................................................................... 7
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO DOS MÉTODOS ....................................................... 7
5. CONCLUSÃO ................................................................................................................... 7 6. REFERÊNCIAS ................................................................................................................ 8
RESUMO
	O Efeito Seebeck consiste na criação de uma diferença de potencial entre dois metais distintos quando forem submetidos a diferentes temperaturas. Sendo assim, possível realizar e exemplificar uma relação entre voltagem x Temperatura em termopares. Termopar é o nome comum para a junção de dois metais distintos. Este experimento foi feito com o intuito de analisar a relação voltagem x temperatura em termopares e, através das experiências, adquirir prática com os equipamentos necessários para a realização que poderão ser de suma importância para o ofício de engenheiro. A parir dos dados coletados, realizar as contas necessários para tabula-los com seus respectivos erros de maneira organizada para analisa-los e, por fim, desenvolver gráficos para melhor interpretação do experimento praticado.
	
1- INTRODUÇÃO
	A quantidade de elétrons que reside em um metal depende diretamente da temperatura ambiente em que é encontrado. Sendo assim, diferentes tipos de metais apresentam quantidade de elétrons diferentes. Pensando em uma situação que pode ser encontrada no cotidiano, ao soldar dois fios de metais diferentes, forma-se duas junções distintas e caso aplique diferentes tipos de temperatura às junções acarretará em uma diferença de potencial, devido à quantidade de elétrons distintas de cada metal. Por conseguinte, o evento descrito anteriormente é chamado de efeito Seebeck.
O Efeito Seebeck consiste na criação de uma diferença de potencial entre dois metais distintos quando forem submetidos a diferentes temperaturas. Termopar é o nome comum para a junção de dois metais distintos. 
	Este efeito é muito utilizado na construção de termômetros e bebedouros por exemplo, de acordo com que metais serão utilizados na junta é capaz de medir determinados intervalor de temperatura com vários tipos de aplicações distintas, como exemplo: na refrigeração ou na temperatura ambiente ou até mesmo para fornos. Sabendo-se disso este experimento tem como objetivo fazer com que aprendemos a efetuar e expressar uma medida digital e diretas de voltagem elétrica, utilizarmos corretamente um multímetro digital e determinarmos a relação RxT para um termopar.
	Além disso, existe o efeito contrário ao Seebeck que é conhecido pelo nome Efeito Peltier que graças à essa diferença de potência entre os metais distintos, cria-se uma variação de temperatura neste campo. Por conseguinte, surge-se o Efeito Termoelétrico como sendo um conjunto destes dois efeitos citados.
2- OBJETIVO
· Aprender a efetuar e expressar uma medida digital
· Efetuar medidas diretas de voltagem elétrica
· Aprender a utilizar corretamente um multímetro digital
· Aprender a fazer gráficos com dados experimentais
· Determinar a relação R x T para um termopar.
3- MATERIAIS E METÓDO
	3.1- MATERIAIS
· Termopar
· Chaleira elétrica, Becker e Água
· Multímetro digital (Voltímetro)
· Termômetro analógico
· Programa de computador para montar os gráficos (SciDAVis)
· Lápis, Calculadora Científica e Folha de Dados.
3.2- MÉTODO
Para o método de realização deste experimento é importante ressaltar a temperatura ambiente adotada para o experimento juntamente com seu erro, no valor de Ta = (25,0 0,5) C 
Para a realização do experimento desejado, colocou-se, para fazer as medições necessárias, o termômetro analógico e a ponta de metal do termopar no fundo do Becker.
Dessa maneira, aqueceu-se uma certa quantidade de água que caberia no recipiente e ela foi despejada no Becker para que fossem feitas as medidas pelos instrumentos já colocados – o termômetro e o multímetro – as leituras feitas pelos equipamentos, serão encontrados na Tabela 1.
Imagem 1: Ilustrando o método da experiência.
3.3- OBTENÇÃO DE DADOS
A partir dos dados obtidos pelas medições, foi montada a Tabela 1, elaborada para explicitar o resultado destas medições juntamente com o erro do termômetro analógico que é de (0,5 C) e o erro do multímetro digital de (0,5% 3 dígitos) 
Tabela 1 – Apresentação dos dados medidos com seus respectivos erros
	Medida
	Temperatura (C)
	Voltagem (V)
	1
	85,0 0,5
	2,5 0,1
	2
	80,0 0,5
	2,3 0,1
	3
	75,0 0,5
	2,1 0,1
	4
	70,0 0,5
	1,8 0,1
	5
	65,0 0,5
	1,6 0,1
	6
	60,0 0,5
	1,4 0,1
	7
	55,0 0,5
	1,2 0,1
	8
	50,0 0,5
	1,0 0,1
	9
	Ta = (25,0 0,5)
	0,0 0,1
 Fonte: Laboratório de Física – UNIFEI
3.4- ANÁLISE DOS RESULTADOS
A partir dos dados obtidos no experimento, foi analisado esse conteúdo e feitos os cálculos para a montagem de uma Tabela 2, formada pelas colunas: Medida, T – variação de temperatura junto de seu erro – e Voltagem também com seu respectivo erro
Para o cálculo de T usa-se a fórmula T = Tm – Ta, onde Tm é a temperatura medida e Ta é a temperatura ambiente. 
Ademais, para o cálculo do erro da temperatura será utilizada a fórmula , obtendo assim o erro padrão com o valor de 0,7C.
Por fim, foi utilizada a seguinte expressão para determinar o erro das voltagens , onde Vm é a Voltagem medida. Por conseguinte, o valor padrão do erro de voltagem, para este experimento, foi de 0,3V.
 Tabela 2 – Determinação dos valores obtidos pelo cálculo da ΔT e da voltagem
	Medida
	T (C)
	Voltagem (V)
	1
	60,0 0,7
	2,5 0,3
	2
	55,0 0,7
	2,3 0,3
	3
	50,0 0,7
	2,1 0,3
	4
	45,0 0,7
	1,8 0,3
	5
	40,0 0,7
	1,6 0,3
	6
	35,0 0,7
	1,4 0,3
	7
	30,0 0,7
	1,2 0,3
	8
	25,0 0,7
	1,0 0,3
	9
	0,0 0,7
	0,0 0,3
 	
 
	
	 
 Fonte: Autoria própria
Com base nos dados obtidos e com a ferramenta do software SciDAVis, foram analisados esses resultados que fomaram o gráfico a seguir: 
Gráfico 1 – Apresenta graficamente a variação de temperatura – T – em função da voltagem 
 Fonte: Autoria própria
Ao realizar o ajuste linear, é possível comparar com a reta de uma função de 1grau, representada por Y = Ax + B. Desta forma, graças ao ajuste linear, é possível determinar os coeficientes, tanto o angular quanto o linear, de maneira aproximada arrendondando a regra dos três Algarismos Significativos e os seus erros representados até a última casa decimal dos valores das medidas.
Por meio do SciDAVis e seguindo a regra para representação dos valores,obtemos que o coeficiente angular, “A” da função do 1grau, será igual a 	 A = 0,0420 0,2416 e o coeficiente linear, “B” da função do 1grau, será igual a B = 0,0401 0,0058. Por conseguinte, a relação entre a voltagem e a diferença de Temperatura na junção do termopar pode ser explicitada pela função do 1grau V = (0,0420 0,2416) T + (0,0401 0,0058). 
Considerando os dados supracitados, foram feitos os seguintes questionamentos, que servem de base para a aplicação da metodologia:
I. Por que ajustamos uma reta aos pontos do gráfico VxT? O que significam fisicamente os coeficientes linear e angular desta reta?
II. O que provavelmente ocorreria se adicionássemos gelo à água do Becker com o termopar e o termômetro?
III. Aplicamos um diferencial de temperatura para obter uma diferença de potencial na junção. E se aplicarmos uma tensão à junção na temperatura ambiente, o que podemos esperar? Qual a utilidade disto? 
IV. Existem erros sistemáticos na nossa experiência? Se sim, quais são? Se não, quais argumentos vocês utilizariam para sustentar vossa opinião?
3.5- RESPOSTAS ÀS PERGUNTAS 
	Com relação ao item I, justifica-se já que ao realizar o ajuste é intuitivo procurar por um padrão no sistema de coordenadas. Fisicamente, o coeficiente linear e angular dessa reta são o valor da voltagem quando a temperatura é igual a 0C e a variação da voltagem – V – em relação ao T, respectivamente.
	Para o item II, temos que para o termopar a tensão diminuiria junto à temperatura, com relação ao termômetro, perceberia uma queda da temperatura com maior velocidade e em intervalos de tempo menores.
	Já, na situação descrita no item III, ocorreria o efeito Peltier, que tem como função o resfriamento por meio da transferência de calor de um ponto ao outro, fenômeno esse que é explorado em ar condicionado e bebedouros.
	A respeito do questionamento IV, considerando que os experimento e análises foram feitos por alguém capacitado, não apresentaram erros sistemáticos, pois a pessoa terá o conhecimento necessário de manuseio dos instrumentos e o método corretor para realizar a análise dos resultados obtidos. 
4- RESULTADOS E DISCUSSÃO DOS MÉTODOS
	Desta maneira, mostra-se que utilizando esses materiais e seguindo o procedimento com os métodos de modo correto deste documento, é possível encontrar a voltagem da temperatura em termopares de maneira clara e descomplicada.
5- CONCLUSÃO
	Graças à realização desses experimentos e as análises explicitadas neste documento, tornou-se mais clara a compreensão do efeito Termoelétrico e Seebeck na prática e no nosso dia a dia, modos como poderíamos encontra-lo mesmo sem querer, por exemplo. Ademais, para a realização dos experimentos, foi necessário certo aprendizado de manuseio dos instrumentos de medição citados, com prioridade naquele que é comumente utilizado na profissão de engenheiro, que seria o termopar.
6- REFERÊNCIAS
DUTRA, Valvim. O efeito Seebeck e a geração de energia termoelétrica. Projeto de Energia termoambiente,2020. Disponível em: <https://www.energiatermoambiente.com.br/projeto/201602/resumo-efeito-seebeck-efeito-termoeletrico-efeito-peltiehttps://www.energiatermoambiente.com.br/projeto/201602/resumo-efeito-seebeck-efeito-termoeletrico-efeito-peltierr> Acesso em 17 Jul. 2021.
EFEITO SEEBECK. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2021. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Efeito_Seebeck&oldid=61294191>. Acesso em: 17 Jul. 2021.