Medicao-de-Temperatura (1)

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Medição de
Temperatura
A medição de temperatura é fundamental em diversos campos, como a
indústria, saúde e pesquisa científica. Ela permite monitorar e controlar
processos, garantir a qualidade e segurança, além de auxiliar em estudos e
experimentos.
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Conceito
Temperatura é uma medida do grau de agitação térmica das moléculas de
um corpo. Quanto maior a agitação, maior a temperatura. A temperatura é
uma grandeza escalar, representada em graus Celsius (°C), Fahrenheit (°F)
ou Kelvin (K).
Agitação Molecular
As moléculas dos corpos estão
em constante movimento,
vibrando e se deslocando.
Energia Cinética
O movimento das moléculas é
relacionado à energia cinética,
que aumenta com a
temperatura.
Equilíbrio Térmico
Corpos em contato tendem a trocar calor até atingirem a mesma
temperatura.
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Temperatura e Calor
Temperatura e calor são conceitos distintos, embora relacionados.
Temperatura é uma medida da agitação térmica, enquanto calor é a energia
térmica transferida entre corpos em temperaturas diferentes.
1
Calor
É a energia térmica transferida entre corpos em diferentes
temperaturas.
2
Energia Térmica
É o somatório das energias cinéticas dos seus átomos e, além
de depender da temperatura, depende também da massa e
do tipo de substância.
3
Temperatura
Medida do grau de agitação térmica das moléculas.
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Temperatura e Calor
Temperatura e calor são conceitos distintos, embora relacionados. 
1
Condução
O calor flui de uma região de alta temperatura para outra de
temperatura mais baixa, dentro de um meio sólido, líquido ou
gasoso ou entre meios diferentes em contato físico direto.
2
Convecção
Transporte de energia pela ação combinada da condução de
calor, armazenamento de energia e movimento da mistura.
3
Irradiação
O calor flui de um corpo de alta temperatura para um de
baixa, quando os mesmos estão separados no espaço, ainda
que exista um vácuo entre eles.
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Termometria
É a área da ciência que estuda os métodos e instrumentos utilizados para
medir a temperatura.
1
Pirometria
É um método de medição de altas temperaturas, onde pode-
se ser observado os efeitos da radiação térmica.
2
Criometria
É o método de medição de baixas temperaturas, aquela
próximas do zero absoluto.
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Escalas de Temperatura
Existem diversas escalas de temperatura, sendo as mais comuns Celsius
(°C), Fahrenheit (°F) e Kelvin (K). Cada escala possui um ponto de
referência e uma escala de graduação específica.
Escala Ponto de
Congelamento da
Água
Ponto de Ebulição
da Água
Celsius (°C) 0 °C 100 °C
Fahrenheit (°F) 32 °F 212 °F
Kelvin (K) 273,15 K 373,15 K
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Propriedades termométricas 
1 Dilatação termica
2 Variação da Resistencia elétrica
3 Força eletromotriz termoelétrica
4
Emissão de radiação eletromagnética
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Efeitos Termoelétricos
Efeitos termoelétricos ocorrem quando uma corrente elétrica é gerada devido a uma diferença de temperatura entre dois materiais
diferentes. Esse princípio é utilizado em termopares para medir a temperatura.
Efeito Seebeck
Gerar uma diferença de potencial (FEM) entre dois pontos de
um circuito, quando as junções desses pontos se encontram a
temperaturas diferentes.
Efeito Peltier
A absorção ou liberação de calor quando uma corrente elétrica
flui através da junção de dois condutores diferentes.
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Leis Termoelétricas
As leis termoelétricas descrevem o comportamento dos termopares e como a FEM varia em função da temperatura.
1 Lei do Circuito Homogêneo
A força eletromotriz gerada depende apenas da diferença de temperatura entre a junção de medição e a de referência.
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Leis Termoelétricas
As leis termoelétricas descrevem o comportamento dos termopares e como a FEM varia em função da temperatura.
1 Lei dos Materiais Intermediários
A soma algébrica das forças eletromotrizes (FEM) térmicas em um circuito que contém diferentes metais é igual a zero
quando todo o circuito está à mesma temperatura.
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Leis Termoelétricas
As leis termoelétricas descrevem o comportamento dos termopares e como a FEM varia em função da temperatura.
1 Lei das Temperaturas Intermediárias
Essa lei revela uma característica adicional da força eletromotriz termoelétrica em relação à diferença de temperatura entre
suas extremidades.
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Instrumentos de Medição de
Temperatura
1 Transdutores
2 Termômetros 
3 Termopares
4 Termorresistências
5 Sensores de temperatura por radiação
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Transdutores
Um transdutor recebe a informação da grandeza que se deseja medir e
converte essa informação em um sinal elétrico proporcional a ela.
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Termômetros de Dilatação
Características
Os termômetros de expansão são
termômetros que se baseiam no
coeficiente de dilatação térmica dos
materiais.
Funcionamento
Funcionam com base na lei da
expansão volumétrica do líquido em
resposta à variação de temperatura,
dentro de um recipiente fechado.
Leitura
A medida em que a temperatura
aumenta ou diminui, o gás se expande
ou se contrai, movendo o indicador
para fornecer uma leitura precisa.
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Termômetros Bimetálicos
Características
Os termômetros de expansão são
termômetros que se baseiam no
coeficiente de dilatação linear dos
metais com a temperatura.
Funcionamento
É formado por duas lâminas de metais
diferentes, com coeficientes de
dilatação distintos. Quando a
temperatura do conjunto muda,
observa-se uma curvatura que é
proporcional a essa variação.
Modelo
O modelo mais comum é o termômetro
de lâmina helicoidal, que consiste em
um tubo que é um bom condutor de
calor, dentro do qual um eixo está
fixado.
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Termômetros a Gás
Características
O termômetro a gás é muito semelhante
ao termômetro de dilatação, visto que
consta de um bulbo, elemento de
medição e capilar de ligação entre
estes dois elementos.
Funcionamento
À medida que a temperatura varia, a
pressão do gás também muda,
seguindo aproximadamente a lei dos
gases perfeitos, com o elemento de
medição funcionando como um
manômetro.
Leitura
Esse termômetro possui como princípio
a Lei dos Gases Ideais, pois em uma
faixa limitada de pressões, o produto da
pressão e volume em uma massa fixa
de fás, sob temperatura constante, não
possui variações.
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Termopares
Termopares são dispositivos de medição de temperatura amplamente
utilizados em diversas áreas, como indústria, pesquisa, medicina e
meteorologia. Eles são baseados no efeito Seebeck, que já foi abordado
anteriormente, e consistem em dois tipos diferentes de metais, unidos em
uma extremidade.
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Princípio de
Funcionamento
do Termopar
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Correção da junta de referência e Linearização 
A correção da junta de referência é essencial para obter leituras precisas de temperatura com termopares. a Linearização é o
ajuste da f.e.m. medida no termopar devido a não linearidade da transformação do termopar.
Correção da Junta de Referência
Compensar a temperatura da junção fria do termopar, que
geralmente não está a 0 °C.
Linearização
É realizado um processamento do sinal recebido do termopar
pelo sistema de aquisição de dados com base na tabela do
tipo de termopar geralmente fornecido pelo fabricante.
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Tipos de Termopares e Aplicações
Embora seja possível fabricartermopares com qualquer combinação de dois metais, apenas algumas combinações padronizadas
são usadas, pois essas são capazes de suportar altas temperaturas e geram tensões de saída compatíveis com os equipamentos
de medição. Na Tabela são apresentados os principais tipos de termopares.
Tipo (ANSI) Combinação metálica Faixa de Temperatura
(°C)
Aplicações
J Ferro - Constantan -40 a 750 Processos industriais, alimentos
K Chromel - Alumel -200 a 1260 Indústria em geral, processos metalúrgicos
T Cobre - Constantan -270 a 370 Baixas temperaturas, indústria alimentícia
E Chromel- Constantan -200 a 900 Alta sensibilidade, medições diferenciais
N Nicrosil (Ni-Cr-Si) -270 a 1300 Ampla faixa de temperaturas, mais estável
do que o tipo K
B Platinum-30% Rhodium
(Pt-30% Rh)
0 a 1820 Alta temperatura, não insira em tubos de
metal
R Platinum-13% Rhodium
(Pt-13% Rh)
-50 a 1768 Alta temperatura
S Platinum-13%
Rhodium(Pt-13% Rh)
0 a 1700 Alta temperatura, fornos industriais
C Tungsten-3%
Rhenium(W-3% Re)
0 a 2320 Feito para aplicações de alta temperatura,
mas não em ambientes oxidantes
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Termorresistências
1 Também conhecidos como RTD (Resistance Temperature
Detector), são dispositivos que convertem temperatura em
resistência ôhmica de uma forma aproximadamente linear,
dependendo do metal utilizado.
2 Geralmente são construídos de platina 
3 Possuem alta precisão, gama de temperatura, linearidade e
estabilidade
4 São aplicados na indústria para monitoramentos que exigem
precisão, para calibração de instrumentos entre outros.
5 Maior custo de produção em comparação aos outros tipos
de sensores
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Termistores
1 Convertem temperatura para resistência ôhmica, entretanto
de forma não linear
2 Construído de materiais semicondutores
3 Maior sensibilidade 
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Termistores
Possuem dois tipos de termistores:
1 NTC (coeficiente de temperatura negativo):
Mais comuns e utilizados dos termistores
Utilizados comumente em medição e controle de
temperatura, proteção contra sobrecarga entre outros
2 PTC (Coeficiente de temperatura positivo):
Utilizados na Proteção contra sobrecorrente, sensores
de temperatura, aquecedores autorregulados
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Sensores de temperatura por radiação
1 Pirômetros Ópticos 
2 Pirômetro de Radiação
3 Termômetro Infravermelho
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Pirômetros Ópticos
1 Operam somente no espectro visível
2 Pouco sensível à variações de temperatura
3 Dependendo do material, pode chegar ao ponto
de incandecência. Logo, só opera em altas
temperaturas
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Pirômetro de Radiação 
1 Operam em uma ampla faixa
de frequência de radiação
2 Conseguem absorver uma
maior quantidade de radiação
e, portanto, são mais
precisos em suas medições
3 Fornece uma medição mais
detalhada onde em alguns
equipamentos, são possíveis
verificar pontos específicos
de aquecimento
4 Operam em uma maior faixa
de temperatura 
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Termômetro Infravermelho
1 Operam na faixa de
frequência de radiação
infravermelha
2 Resposta Rápida, fornecendo
leituras quase instantâneas 
3 Alta precisão nas medições a
depender do modelo e
calibração
4 Bastante utilizado para
aferição de temperatura
durante a pandemia pela
possibilidade de medição
sem contato
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Conclusão
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