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
e outra junção fria a
, aparece uma tensão no circuito que depende só da diferença
. Em forma simples dá pra escrever:
onde
Passo 3
Repara que essa equação não fala da temperatura absoluta
, mas sim de uma diferença. Ou seja, se você medir só a voltagem
, você só sabe quanto mais quente está uma junção em relação à outra, mas não sabe o valor exato de
sem saber
.
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
e aí
. 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:
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.