1. ( 0,5 pontos) Em embarcações, é comum serem realizadas inspeções periódicas nos equipamentos de medição. Suponha que durante uma dessas inspeções, o segundo oficial de máquinas percebeu que um rmopar e um Pt-100 estavam, aparentemente, danificados. Em face do exposto, os instrumentos utilizaus para realizar as medições dos sinais de saída, respectivamente, do termopar e do Pt-100 são:
    (a) voltímetro para ambos os instrumentos.
    (b) voltímetro e ohmímetro.
    (c) ohmímetro para ambos os instrumentos.
    (d) ohmímetro e voltímetro.
    (e) voltímetro e amperímetro.

Passo 1

O enunciado apresenta dois sensores que foram avaliados na inspeção: um termopar e um Pt-100. Pergunta-se quais instrumentos são utilizados para medir os sinais de saída desses sensores, respectivamente (primeiro o termopar, depois o Pt-100). As alternativas dadas são:
(a) voltímetro para ambos;
(b) voltímetro e ohmímetro;
(c) ohmímetro para ambos;
(d) ohmímetro e voltímetro;
(e) voltímetro e amperímetro.

Passo 2

O que é um termopar e que sinal ele entrega?
Um termopar é um sensor de temperatura formado por duas hastes de metais diferentes unidas numa extremidade. Pela diferença de temperatura entre a junção quente (medida) e a junção fria (referência) aparece uma força eletromotriz (tensão) devido ao efeito Seebeck. Podemos escrever isso de forma simples como:
E = S\,\Delta T
onde E é a tensão gerada (em volts), S é o coeficiente de Seebeck do par de metais (em V/°C ou V/K) e \Delta T é a diferença de temperatura (em °C). Isso significa que o termopar entrega diretamente uma tensão elétrica proporcional à temperatura (na prática essa tensão é da ordem de microvolts a milivolts por grau). Exemplo numérico: para um termopar tipo K, S\approx 41\times 10^{-6}\\ \mathrm{V/^\circ C}; se \Delta T=100\\ ^\circ\mathrm{C}, a tensão é cerca de 4,1\\ \mathrm{mV}. Portanto, para ler o sinal de um termopar usamos um instrumento que mede tensão: um voltímetro (geralmente um voltímetro de baixa escala sensível, com compensação de junção fria).

Passo 3

Por que não usar ohmímetro no termopar?
Um ohmímetro mede resistência elétrica, não a tensão gerada pelo efeito Seebeck. Se você aplicar um ohmímetro num termopar sem maiores preparações, vai apenas medir a resistência dos fios/metais (valores baixos) e não obterá a tensão/temperatura que o termopar deveria indicar. Também não faz sentido usar amperímetro direto: o sinal do termopar é uma tensão muito pequena e a corrente de saída é praticamente nula sem carga — o que interessa é medir a tensão.

Passo 4

O que é um Pt-100 e que sinal ele entrega?
Um Pt-100 é um tipo de RTD (resistance temperature detector) feito de platina. O número 100 indica que sua resistência é R_0=100\\ \Omega à temperatura de referência 0\\ ^\circ\mathrm{C}. A resistência varia praticamente de forma linear com a temperatura, numa aproximação comum:
R(T)=R_0\bigl(1+\alpha T\bigr)
onde R(T) é a resistência à temperatura T (em °C) e \alpha é o coeficiente térmico da resistência (para platina padrão \alpha\approx 0,00385\\ ^\circ\mathrm{C}^{-1}). Exemplo numérico: para T=100\\ ^\circ\mathrm{C},
R(100)=100\bigl(1+0,00385\times 100\bigr)=100(1+0,385)=138,5\\ \Omega.
Logo, o sinal que interessa no Pt-100 é uma resistência que varia com a temperatura. Para medir isso usa-se um ohmímetro ou um método equivalente (por exemplo aplicar uma corrente conhecida I e medir a tensão V e então calcular R=V/I). Em aplicações de precisão costuma-se usar medição em quatro fios para eliminar o efeito da resistência dos cabos.

Passo 5

Por que não usar apenas um voltímetro no Pt-100?
Um Pt-100 não gera tensão por si só; ele só muda de resistência. Medir tensão diretamente sem aplicar uma corrente conhecida não dá informação sobre a resistência/temperatura. Assim, o instrumento apropriado é o ohmímetro (ou um método de medição de resistência), não um voltímetro puro nem um amperímetro isolado.

Passo 6

Comparação das alternativas e conclusão racionalizada
  • Para o termopar o instrumento correto é o voltímetro (porque o termopar gera uma tensão proporcional à temperatura).
  • Para o Pt-100 o instrumento correto é o ohmímetro (porque o Pt-100 fornece uma resistência que depende da temperatura).
    Portanto a alternativa que dá, respectivamente, voltímetro e ohmímetro é a alternativa (b). As outras alternativas falham porque invertem a ordem ou propõem medir grandeza errada (por exemplo, usar ohmímetro no termopar ou usar amperímetro no Pt-100 sem método de excitação).

Passo 7

Resumo prático que você pode anotar para a prova (super direto, como um macete):
  • Termopar → mede-se tensão → use voltímetro (ou um instrumento de medição de mV com compensação de junção fria).
  • Pt-100 (RTD) → mede-se resistência → use ohmímetro (ou medida de V com I conhecido e calcular R=V/I, preferencialmente em 4 fios).

Resposta

(b) voltímetro e ohmímetro.

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