Embed Size (px)
DESCRIPTION
Conhecer os instrumentos de medidas de temperatura e suas características é um conhecimento básico necessário a todos os Engenheiros Químicos. Neste experimento, utilizou-se um conjunto de termômetro, pirômetro e termopares para medir a temperatura do banho. Os dados obtidos quando se aqueceu e quando se resfriou o banho foram dispostos em uma tabela, e gráficos de dispersão utilizando os dados das leituras das temperaturas indicadas pelos instrumentos de medição foram feitos, em relação ao tempo e à milivoltagem (mV) indicada pelo Termopar J.
Citation preview
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOASCENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC
ENGENHARIA QUÍMICA
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA
Georgia Nayane Silva Belo Gois
MACEIÓ - 2012
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOASCENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC
ENGENHARIA QUÍMICA
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA
Relatório do experimento acima citado, realizado no laboratório de Engenharia Química, sob orientação da Professora Ana Karla Abud, como requisito para a avaliação da disciplina Laboratório de Engenharia Química 1.
MACEIÓ – 2012
RESUMO
Conhecer os instrumentos de medidas de temperatura e suas características é um
conhecimento básico necessário a todos os Engenheiros Químicos. Neste experimento,
utilizou-se um conjunto de termômetro, pirômetro e termopares para medir a
temperatura do banho. Os dados obtidos quando se aqueceu e quando se resfriou o
banho foram dispostos em uma tabela, e gráficos de dispersão utilizando os dados das
leituras das temperaturas indicadas pelos instrumentos de medição foram feitos, em
relação ao tempo e à milivoltagem (mV) indicada pelo Termopar J.
ÍNDICE
1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA........................................................................ 4
2 PARTE EXPERIMENTAL.................................................................................. 6
2.1 Objetivos do Experimento.............................................................................. 6
2.2 Materiais e Métodos........................................................................................ 6
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO.......................................................................... 7
4 CONCLUSÕES.....................................................................................................
16
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................
17
4
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O conceito de temperatura é originado das idéias qualitativas de “quente” e de “frio”,
que são baseadas em nosso sentido de tato. Medir a temperatura corretamente é muito
importante em todos os ramos da ciência, seja a física, a química, a biologia. Muitas
propriedades físicas dos materiais dependem da sua temperatura.
É bastante difícil definir a temperatura de modo que termômetros diferentes
concordem entre si na medição da temperatura de um corpo. Existem muitos instrumentos
adequados para medir temperatura, tais como: termômetros, termopares, pirômetros,
termorresistores, dentre outros.
O termômetro mais familiar na prática é o termômetro de mercúrio (Figura 1), próprio
para medição de líquidos e gases, que consiste num tubo capilar de vidro fechado e evacuado,
com um bulbo numa extremidade contendo
mercúrio que é a substancia termométrica. Este volume
contido no bulbo do termômetro permite medir
variações muito pequenas de temperatura.
O termopar (Figura 2) é um circuito fechado, formado por dois condutores elétricos
diferente. Os condutores são conectados nas duas extremidades formando um circuito elétrico,
capaz de medir a força eletromotriz, indicando a diferença de temperatura entre as
extremidades. Um termopar deve ser capaz de ser calibrado com um padrão de F.E.M versus
temperatura e deve manter esta calibração mantendo-a por um longo período de tempo sem
desvios.
Figura 1. Termômetro de Mercúrio
5
Figura 2. Esquema de um termopar
Existem vários tipos de termopares, tipo K, E, J, N, B, R, S, T, quando se procede à
escolha de um termopar deve-se ponderar qual o mais adequado para a aplicação desejada. O
tipo de termopar utilizado neste experimento foi o tipo J, cujo condutores são ferro e
constantan.
A gama limitada do termopar tipo J (-40°C a 760°C) é a responsável pela sua menor
popularidade em relação ao tipo K e o mesmo é utilizado em ambiente com pouco oxigênio
livre.
O pirômetro óptico (Figura 3) é um dispositivo que mede temperatura sem contato
com o corpo ou meio, do qual se pretende conhecer a temperatura, onde o mesmo, na
literatura, em relação aos citados em cima é o mais preciso.
Figura 3. Pirômetro óptico
6
2. PARTE EXPERIMENTAL
2.1. Objetivos do Experimento
Conhecer os instrumentos de medida de temperatura e suas características.
2.2. Materiais e Métodos
Os materiais utilizados foram: termômetros, termopares, indicador de temperatura,
milivoltímetro, recipiente com água, aquecedor. O conjunto de termômetros e termopares,
Figura 4, estava previamente instalado de modo que todos os instrumentos pudessem
determinar a temperatura do banho.
Figura 4. Módulo de medição de temperatura
Colocou-se o módulo em operação observando a água do banho sendo aquecida
através de uma resistência elétrica. Conforme a temperatura do banho varia, procederam as
medidas (estipulando um intervalo entre elas). Com os dados obtidos das leituras nos diversos
instrumentos, foi construído tabelas e gráficos de dispersão. Este procedimento foi realizado
no aquecimento e no resfriamento.
Os gráficos em função do tempo demonstraram um comportamento curvo crescente bem definido, com exceção do terceiro ponto mostrado nos Gráficos 1.1, 1.2 e 1.3, que indicaram um desvio nesse comportamento crescente. Em contrapartida, os gráficos com relação á milivoltagem, não apresentaram comportamentos de função.
7
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Abaixo, mostra-se a Tabela 1, construída a partir das medições realizadas.
Tabela 1. Medições de temperatura, milivoltagem e instantes de tempo
AquecimentoIndicação do Banho
(°C) t (min) Termômetro (°C) Termopar J Pirômetro
(°C)mV °C
34,8 2 38 9 39 40,041,9 7 51 5 46 43,550,9 13 54 12 55 44,558,7 17 62 14 61 61,064,5 22 68 11 67 65,571,9 27 72 12 73 71,0
ResfriamentoIndicação do Banho
(°C) t (min) Termômetro (°C) Termopar JPirômetro
(°C)mV °C
75,7 2 74 8 73 70,072,1 7 71 10 69 67,568,3 12 68 9 66 65,065,9 17 65 10 64 62,563,6 22 61 9 60 59,061,4 27 59 9 59 56,5
A partir desses dados, construíram-se gráficos de dispersão relacionando as
temperaturas medidas pelos instrumentos com o tempo e com a milivoltagem. Primeiramente,
com os dados de aquecimento:
8
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Termômetro (°C) versus t (min)
Termômetro (°C)
Gráfico 1.1. Temperatura medida pelo termômetro versus tempo (min)
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Termopar J (°C) versus t (min)
Termopar J (°C)
Gráfico 1.2. Temperatura medida pelo termopar versus tempo (min)
9
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Pirômetro (°C) versus t (min)
Pirômetro (°C)
Gráfico 1.3. Temperatura medida pelo pirômetro versus tempo (min)
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Indicação do Banho (°C) versus t (min)
Indicação do Banho (°C)
Gráfico 1.4. Indicação do Banho versus tempo (min)
10
4 6 8 10 12 14 160
10
20
30
40
50
60
70
80
Termômetro (°C) versus mV
Termômetro (°C)
Gráfico 1.5. Temperatura indicada pelo termômetro versus mV
4 6 8 10 12 14 160
10
20
30
40
50
60
70
80
Termopar J (°C) versus mV
Termopar J (°C)
Gráfico 1.6. Temperatura indicada pela Termopar versus mV
11
4 6 8 10 12 14 160
10
20
30
40
50
60
70
80
Pirômetro (°C) versus mV
Pirômetro (°C)
Gráfico 1.7. Temperatura indicada pelo Pirômetro versus mV
4 6 8 10 12 14 160
10
20
30
40
50
60
70
80
Indicação do Banho (°C) versus mV
Indicação do Banho (°C)
Gráfico 1.8. Indicação do Banho versus mV
Os gráficos em função do tempo demonstraram um comportamento curvo crescente
bem definido, com exceção do terceiro ponto mostrado nos Gráficos 1.1, 1.2 e 1.3, que
indicaram um desvio nesse comportamento crescente. Em contrapartida, os gráficos com
relação á milivoltagem, não apresentaram comportamentos de função.
Para o resfriamento, temos as dispersões seguintes:
12
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Termômetro (°C) versus t (min)
Termômetro (°C)
Gráfico 2.1. Temperatura medida pelo Termômetro versus tempo (min)
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Termopar J (°C) versus t (min)
Termopar J (°C)
Gráfico 2.2. Temperatura medida pelo Termopar versus tempo (min)
13
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Pirômetro (°C) versus t (min)
Pirômetro (°C)
Gráfico 2.3. Temperatura indicada pelo Pirômetro versus tempo (min)
0 5 10 15 20 25 300
10
20
30
40
50
60
70
80
Indicação do Banho (°C) versus t (min)
Indicação do Banho (°C)
Gráfico 2.4. Indicação do Banho versus tempo (min)
14
7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50
10
20
30
40
50
60
70
80
Termômetro (°C) versus mV
Termômetro (°C)
Gráfico 2.5. Temperatura indicada pelo Termômetro versus mV
7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50
10
20
30
40
50
60
70
80
Termopar J (°C) versus mV
Termopar J (°C)
Gráfico 2.6. Temperaturas indicadas pelo Termopar versus mV
15
7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50
10
20
30
40
50
60
70
80
Pirômetro (°C) versus mV
Pirômetro (°C)
Gráfico 2.7. Temperaturas indicadas pelo Pirômetro versus mV
6 8 10 120
10
20
30
40
50
60
70
80
Indicação do Banho (°C) versus mV
Indicação do Banho (°C)
Gráfico 2.8. Indicação do Banho versus mV
Os comportamentos dos gráficos de dispersão em relação ao tempo demonstraram-se
serem curvas decrescentes, ou seja, apresentaram um comportamento de função. Contudo, os
gráficos em relação às indicações de milivoltagem, não se demonstraram como funções.
Tanto no aquecimento quanto no resfriamento, os gráficos do termômetro, pirômetro e
termopar tomaram formas semelhantes aos gráficos feitos com os dados de indicações do
banho.
16
4. CONCLUSÕES
De acordo com os resultados obtidos, vemos que os gráficos das temperaturas medidas
em função do tempo apresentaram-se como curvas bem definidas. Os gráficos das
temperaturas versus indicações da milivoltagem (mV) não se apresentaram como curvas bem
definidas, não sendo possível estabelecer uma relação de função entre temperatura indicada e
milivoltagem.
17
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Acadêmicos do 6° Período. Relatório: Prática 1- 2° Bimestre. Medidores de Temperatura.
FATEB - Curso de Engenharia Química. Out 2007;
Termopar. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Termopar>. Acesso em: 24 ago
2011;
ABUD, A. K. Notas de Aula – Laboratório de Engenharia Química I. UFAL. Departamento
de Engenharia Química. 2011.
