( 0,5 pontos) Entre os principais sensores de temperatura, destacam-se os termopares e as termorresistências. Sobre eles, é correto afirmar que:
(a) As termorresistências proporcionam grande estabilidade e precisão de medida. Independente do material, sua variação ôhmica é linear em toda a faixa de temperatura.
(b) O Pt-100 é feito de platina e apresenta tensão de 100 mV a 0^{\circ} \mathrm{C}.
(c) As termorresistências não necessitam de fonte de alimentação e são mais baratas que os termopares.
(d) Os termopares são constituídos da junção de dois metais ou ligas metálicas diferentes, que geram uma corrente elétrica que varia com a variação da temperatura.
(e) Os termopares são sensores ativos que geram uma tensão elétrica sem necessitar de fonte de alimentação. São mais baratos que os sensores Pt-100, porém menos precisos.

Passo 1

O enunciado pede para identificar qual das alternativas (a)–(e) é correta sobre termorresistências e termopares. As alternativas são:
(a) As termorresistências proporcionam grande estabilidade e precisão de medida. Independente do material, sua variação ôhmica é linear em toda a faixa de temperatura.
(b) O Pt\text{-}100 é feito de platina e apresenta tensão de 100\\ \mathrm{mV} a 0^\circ\mathrm{C}.
(c) As termorresistências não necessitam de fonte de alimentação e são mais baratas que os termopares.
(d) Os termopares são constituídos da junção de dois metais ou ligas metálicas diferentes, que geram uma corrente elétrica que varia com a variação da temperatura.
(e) Os termopares são sensores ativos que geram uma tensão elétrica sem necessitar de fonte de alimentação. São mais baratos que os sensores Pt\text{-}100, porém menos precisos.
Vou agora analisar cada afirmação com calma e explicar os conceitos que você precisa para entender por que cada uma é verdadeira ou falsa.

Passo 2

Entendendo as termorresistências (RTDs) e o Pt\text{-}100.
  • O que é uma termorresistência? É um sensor cuja propriedade medida é a resistência elétrica do elemento sensível, que varia com a temperatura. Para medir temperatura usa-se uma medição de resistência.
  • Medição prática da resistência: normalmente aplica-se uma pequena corrente de excitação I_{\text{exc}} e mede-se a tensão V no sensor; daí calcula-se a resistência por
R=\frac{V}{I_{\text{exc}}}.
Portanto, na prática, uma termorresistência exige uma fonte de excitação (corrente ou tensão conhecida) ou um circuito que a excite (por exemplo uma ponte de Wheatstone). Isso já responde parte da assertiva (c): dizer que “não necessitam de fonte de alimentação” é falso — precisa-se de uma fonte para medir resistência.
  • Comportamento resistência × temperatura: para muitos RTDs (especialmente de platina) usa-se uma aproximação linear local
R(T)\approx R_0\bigl(1+\alpha T\bigr),
onde R_0 é a resistência a 0^\circ\mathrm{C} e \alpha é o coeficiente de temperatura (por exemplo \alpha\approx 3,85\times10^{-3}\,^\circ\mathrm{C}^{-1} para padrões Pt100 IEC). Porém essa linearidade é apenas uma aproximação válida em intervalos limitados. A relação exata para platina é dada com mais precisão pela equação de Callendar–Van Dusen:
R(T)=R_0\bigl(1+AT+BT^2+C(T-100)T^3\bigr),
com coeficientes A,B,C empíricos. Logo, a afirmação de (a) dizendo que “independente do material, sua variação ôhmica é linear em toda a faixa de temperatura” é falsa: a linearidade não é universal nem válida em toda a faixa — depende do material e do intervalo.
  • Sobre o Pt\text{-}100: o nome indica uma termorresistência de platina cuja resistência é 100\\ \Omega a 0^\circ\mathrm{C}. Não tem nada a ver com 100\\ \mathrm{mV}. Portanto a alternativa (b) está claramente errada.

Passo 3

Comparação de custos e necessidade de excitação (continuação do raciocínio sobre (c)).
  • Necessidade de fonte: já expliquei que RTDs precisam de corrente de excitação conhecida para medir resistência. Logo, dizer que “não necessitam de fonte de alimentação” é falso. Além disso, equipamentos de condicionamento para RTD (amplificadores, compensação de cabo, circuitos de corrente constante) tornam o sistema mais caro em geral que um circuito simples de termopar.
  • Custo relativo: em geral os termopares costumam ser mais baratos que sensores Pt\text{-}100 de boa qualidade. Portanto a parte de (c) que afirma “são mais baratas que os termopares” é também falsa na prática comum.

Passo 4

Entendendo os termopares e avaliando (d) e (e).
  • Princípio físico dos termopares: quando duas ligas/metais diferentes são unidos formando uma junção, surge uma força eletromotriz (fem) que depende da diferença de temperatura entre a junção quente e a junção de referência — isso é o efeito Seebeck. A grandeza gerada é uma tensão eletromotriz E (normalmente pequena, da ordem de microvolts a milivolts por grau) que, para pequenas variações, pode ser aproximada por
E \approx S\Delta T,
onde S é o coeficiente de Seebeck efetivo da combinação e \Delta T é a diferença de temperatura entre junções. Assim, o sensor gera uma tensão (voltagem) proporcional à temperatura diferencial.
  • Tensão vs corrente: o termo correto é que o termopar gera uma tensão elétrica (fem). Se você fechar o circuito, essa tensão pode provocar uma corrente, mas a grande medida útil típica é a tensão de circuito aberto. A alternativa (d) afirma que eles “geram uma corrente elétrica que varia com a variação da temperatura” — isso é impreciso e pode induzir ao erro: o que se caracteriza é a tensão gerada. Logo (d) está incorreta por esse detalhe terminológico.
  • Termopares como sensores ativos: eles são chamados ativos porque produzem sinal elétrico sem precisar de alimentação externa (exceto para acondicionamento/medição). Isso confirma parcialmente (e): “são sensores ativos que geram uma tensão elétrica sem necessitar de fonte de alimentação” — correto. Também, “são mais baratos que os sensores Pt\text{-}100, porém menos precisos” — isso é verdade em termos práticos: termopares têm menor precisão e estabilidade a longo prazo que RTDs de platina, mas costumam ter custo menor e maior faixa de temperatura.

Passo 5

Conclusão sobre cada alternativa (resumo direto e claro):
  • (a) Falsa — RTDs fornecem boa estabilidade/precisão, mas a variação ôhmica não é linear para todo material e toda faixa; a linearidade é só aproximação local.
  • (b) Falsa — Pt\text{-}100 é de platina e tem resistência 100\\ \Omega a 0^\circ\mathrm{C}, não tensão de 100\\ \mathrm{mV}.
  • (c) Falsa — termorresistências precisam de fonte/excitação para medir resistência e, em geral, não são mais baratas que termopares.
  • (d) Falsa — termopares são junção de dois metais que geram uma tensão (fem) dependente da temperatura; falar que geram corrente é impreciso.
  • (e) Verdadeira — termopares são sensores ativos que geram tensão sem fonte de excitação, costumam ser mais baratos que Pt\text{-}100 e, em geral, menos precisos.
Você mandou bem pedindo a explicação passo a passo — essa comparação é exatamente o que cai em prova: lembrar que RTDs medem resistência (precisam de excitação), Pt\text{-}100 = 100\\ \Omega a 0^\circ\mathrm{C}, e termopares geram tensão pelo efeito Seebeck e são sensores ativos.

Resposta

(e)

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