INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

2 Aula 16 2

3 MEDIDORES DE TEMPERATURA 3

4 INTRODUÇÃO Todas as substâncias são constituídas de moléculas, que se encontram em contínuo movimento. Quanto mais rápido o movimento das moléculas, mais quente apresenta-se o corpo e, quanto mais lento o movimento das moléculas, mais frio apresenta-se o corpo. Então define-se temperatura como o grau de agitação térmica das moléculas. Na prática a temperatura é representada em uma escala numérica, onde, quanto maior o seu valor, maior o grau de agitação das moléculas. 4

5 INTRODUÇÃO O que interfere na mudança de temperatura? A quantidade de massa (m) do corpo interfere na quantidade de calor dada ou absorvida. Por exemplo: exige-se menos energia para aquecer um copo d água que para aquecer uma vasilha de água equivalente a dez copos. O tipo de material também influi na quantidade de calor através do coeficiente específico (c) do material. Q=m.c. t Onde: m é a quantidade de massa do corpo, c é o coeficiente específico do material, ΔT a variação da temperatura do corpo e Q é a quantidade de calor. 5

6 INTRODUÇÃO O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas em processos industriais é obter produtos de alta qualidade, com melhores condições de rendimento e segurança, a custos compatíveis com as necessidades do mercado consumidor. Exemplo: seção de congelados dos supermercados Nos diversos segmentos de mercado, sejam eles químico, petroquímico, siderúrgico, cerâmico, alimentício, entre outros, a monitoração da variável temperatura é fundamental para a obtenção do produto final especificado. Medir a temperatura corretamente é muito importante, pois muitas propriedades físicas dos materiais dependem da sua temperatura. Exemplo: Têmpera é um tratamento térmico onde o material é aquecido a uma certa temperatura e resfriado rapidamente para endurecer o material. 6

7 INTRODUÇÃO Outros conceitos que se confundem às vezes com o de temperatura são energia térmica e calor. A energia térmica de um corpo é a somatória das energias cinéticas dos seus átomos. Calor é energia em trânsito ou a forma de energia que é transferida através da fronteira de um sistema em virtude da diferença de temperatura. 7

8 INTRODUÇÃO Termometria = Medição de temperatura. Pirometria = Medição de altas temperaturas, aonde o efeito da radiação pode interferir. Criometria = Medição de baixas temperaturas, ou seja, próximas ao zero absoluto de temperatura. 8

9 TRANSMISSÃO DE CALOR A literatura, geralmente, reconhece três meios distintos de transmissão de calor: condução, radiação e convecção. 9

10 CONDUÇÃO Processo de transmissão de calor no qual a energia é passada de partícula para partícula. Uma partícula com temperatura maior (mais agitada) transfere energia para a partícula vizinha que passa a vibrar mais intensamente; esta energia para outra partícula, que transfere para outra, e assim sucessivamente. A condução de calor exige um meio material, logo, não pode ser no vácuo. Ex.: aquecimento de uma colher de metal. 10

11 CONVECÇÃO A convecção é o processo de transmissão de energia que se dá através de movimentação de massa fluidas. Não é possível ocorrer convecção no vácuo. Pode ocorrer com líquidos e gases. Ex.: aquecimento de água. 11

12 CONVECÇÃO Para ilustrarmos a convecção, imagine uma sala onde ligamos um aquecedor elétrico que está colocado no chão, no centro dessa sala. O ar em torno do aquecedor se aquece, tornando-se menos denso que o restante. Com isto, ele sobe e o ar frio desce, havendo uma troca de posição do ar quente que sobe com o ar frio que desce. A este movimento de massas de fluido chamamos convecção e as correntes de ar formadas são correntes de convecção. Na sala, o ar quente (menos denso) sobe, enquanto o ar frio (mais denso) desce. Portanto, a convecção se constitui de movimentos de massas fluidas, trocando de posição. Notemos que não tem significado falar em convecção no vácuo. Assim, podemos afirmar que a convecção somente ocorre nos fluidos (líquidos, gases e vapores), não podendo ocorrer nos sólidos e no vácuo. 12

13 CONVECÇÃO 13

14 RADIAÇÃO Processo de transmissão de calor através ondas eletromagnéticas (ondas de calor). Trata-se da única forma de propagação de calor que pode ocorrer tanto no vácuo quanto em outros meios. Alguns materiais não permitem propagação de calor, os chamados atérmicos (parede de tijolo). Já os meios que permitem a radiação são chamados diatérmicos. Ex.: energia solar, que se propaga no vácuo até atingir a atmosfera e chegar até nós. 14

15 TRANSMISSÃO DE CALOR 15

16 ESCALAS DE TEMPERATURA 16

17 ESCALAS DE TEMPERATURA 17

18 ESCALAS DE TEMPERATURA

19 ESCALAS DE TEMPERATURA Transformando de 20º Celsius para Fahrenheit: (20/5) = (F 32)/9 F = 20. 1, = (F 32)/9 F = = (F 32) OU F = 68 F 36 = F 32 F = F = 68 F Transformando de 20º Celsius para Kelvin: 20 = K 273,15 K = ,15 K = 293,15 K OBS: na escala Kelvin não se coloca o

20 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA Podemos dividir os medidores de temperatura em dois grandes grupos, conforme a tabela abaixo: 1º grupo (contato direto) -Termômetro à dilatação -de líquidos -de sólido -Termômetro à pressão -de gás -de vapor -Termômetro a par termoelétrico -Termômetro à resistência elétrica 2º grupo (contato indireto) -Pirômetro óptico -Pirômetro fotoelétrico -Pirômetro de radiação 20

21 MÉTODOS DE MEDIÇÃO 21