Por que é necessária uma temperatura de referência ao usar termopares?

Passo 1

Beleza, a questão é: “Por que é necessária uma temperatura de referência ao usar termopares?” Isso cai em Instrumentação e Medidas de Temperatura, mais especificamente no efeito Seebeck e no princípio de funcionamento de termopares. Para resolver, a gente vai precisar entender que o termopar gera uma tensão elétrica proporcional à diferença de temperaturas entre duas junções metálicas, e daí vem a necessidade de um “ponto fixo” ou temperatura de referência.

Passo 2

Vamos primeiro lembrar o que é o efeito Seebeck: quando você junta dois metais diferentes (A e B) e mantém uma junção quente a Trm quente e outra junção fria a Trm frio, aparece uma tensão no circuito que depende só da diferença Trm quente-Trm frio. Em forma simples dá pra escrever:
V = S,(Trm quente-Trm frio)
onde S é o coeficiente de Seebeck (que depende dos metais).

Passo 3

Repara que essa equação não fala da temperatura absoluta Trm quente, mas sim de uma diferença. Ou seja, se você medir só a voltagem V, você só sabe quanto mais quente está uma junção em relação à outra, mas não sabe o valor exato de Trm quente sem saber Trm frio.

Passo 4

Daí entra a tal temperatura de referência (ou junção fria). Historicamente, colocava-se essa junção fria em um banho de gelo a 0 °C, para que Trm frio=0 e aí Trm quente = V/S. Hoje em dia a gente mede a temperatura da junção fria com um termistor ou chip e faz “compensação de junção fria” no circuito. Assim consegue transformar a tensão medida numa temperatura absoluta:
Trm quente = Trm frio + dfracVS

Resposta

É necessária uma temperatura de referência porque o termopar só gera uma tensão proporcional à diferença de temperatura entre suas duas junções. Sem saber quão fria está a junção de referência, não dá para converter a tensão em uma temperatura absoluta da junção quente.

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