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Uma retrospectiva da termoeletricidade

 

UMA RETROSPECTIVA DA TERMOELETRICIDADE
 
Os princípios e a teoria associadas a efeitos termoelétricos não foram estabelecidos por uma só pessoa num momento específico. O descobrimento do comportamento termoelétrico de certos materiais é geralmente atribuído a T.J. Seebeck.
Em 1821, Seebeck descobriu que num circuito fechado, feito com fios de dois metais heterogênios, uma corrente elétrica fluirá se a temperatura de uma junção acima da temperatura da outra. A descoberta original de Seebeck usou um circuito de termopares compostos de antimônio e cobre. Com base na utilização e conhecimento mais comuns nos dias de hoje, existem oito tipos de termoelementos: S, R, B, J, K, N, T e E.
Nos anos seguintes após a descoberta do circuito termoelétrico, muitas combinações de elementos termoelétricos foram estudadas. Uma aplicação séria dos achados foi acelerada pela demanda originada pela Revolução Industrial.
Em 1886, Le Chatelier introduziu um termopar constituido de um fio de platina e outro de 90% platina - 10% rhódio. Essa combinação, o tipo S, ainda é usada para fins de calibração e comparação, foi usada para definir a Escala Internacional Prática de Temperaturas de 1968, do ponto de antimônio ao de ouro. Esse tipo de termopar foi fabricado e comercializado por W.C.Haraeus, Gmb. de Hanau, Alemanha e, às vezes, é referido como Par Heraeus.
Posteriormente, descobriu-se que um termoelemento composto de 87% platina e 13% rhódio, Tipo R, apresentava uma saída FEM (força eletromotriz) um pouco mais alta.
Em 1954, um termopar foi introduzido na Alemanha cuja perna positiva era uma liga de platina e 30% de rhódio, seu terminal negativo também era uma liga de platina e 6% rhódio. Essa combinação Tipo B, dá maior resistência física, maior estabilidade, e pode suportar temperaturas mais altas do que os tipos R e S.
O aspecto econômico dos processos industriais levou a uma procura por metais menos caros a serem utilizados nos termopares. Ferro e níquel práticos e baratos. O níquel puro, entretanto, tornava-se muito quebradiço com a oxidação, e descobriu-se que uma liga de aproximadamente 60% cobre, 40% níquel (constantan) eliminaria esse problema. Essa combinação de ligas, ferro-constantan, é largamente usada e é chamada de Tipo J. A calibração atual para o Tipo J foi estabelecida pelo National Bureau os Standards, hoje conhecido como o National Institute of Standards and Tecnology (N.I.S.T.).
A procura por medições de temperatura mais altas levou ao desenvolvimento de uma liga 90% níquel- 10% de cromo como o fio positivo, e uma liga de 95% níquel - 5% alumínio, manganês e silício, para o fio negativo. Essa combinação inicialmente denominada de Chromel-Alumel, é conhecida como o Tipo K.
Por outro lado, a necessidade de uma medição de temperaturas abaixo de zero contribuiu para a seleção de cobre para o fio positivo e constantan para o negativo no par termoelementos Tipo T.
O relacionamento FEM - temperatura para este par (conhecida com a Tabela Adams) foi elaborado pelo National Bureau of Standards em 1938.
A combinação, relativamente recente, do termoelemento positivo do par Tipo K e o termoelemento negativo do par Tipo T é designado como um par termoelemento Tipo E. Este par é útil quando for necessário uma FEM mais alta.
Nos últimos vinte anos tem sido feito um esforço consideravel para avançar a tecnologia da medição de temperaturas. Muitos materiais de termoelementos novos têm sido introduzido para temperaturas mais altas.
Combinações de tungstênio, rênio e suas binárias são largamente usadas em temperaturas mais altas para atmosferas redutoras e inértes ou vácuo.
 
Os pares de termoelementos mais comuns são:

W-W26Re [tu vs. tu 26% rênio]
W3Re-W25Re [tu 3% rênio vs. tu 25% Re]
W5Re-W26Re [tu 5% Re vs. tu 26% Re]
 
Ainda não foram atribuídas nomenclaturas de letras para essas combinações: 

O avanço mais significativo, recentemente, na medição de temperatura foi a adoção da Escala Internacional de Temperaturas de 1990 (ITS-90). O trabalho de representantes internacionais foi adotado pela Internacional Committee of Eights and Measures em sua reunião de setembro de 1989, e é descrita na "The International Temperature Scale of 1990", Metrologia 27, Nº 1,3-10 (1990); Metrologia 27, 107 (1990).



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