5 Termopar ouro/platina

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Levi Bardini Madureira
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1 5 Termopr ouro/pl O ermopr AuP ulzdo ese rblho fo fbrdo pel Hr Sef, sedo de modelo 569 e úmero de defção Esse srumeo fo osruído om fos de ouro e pl de purez superor 99,999% []. Pesquss de MLre & Murdok [] demosrm que o ermopr AuP possu exelee esbldde e óm homogeedde ermoelér, sedo o seu desempeho muo superor o do ermopr po S, que fo o srumeo de erpolção d IPTS-68 ere 60 C e o poo do ouro e que fo subsuído pelo TRPAT, é o poo d pr, e pelo ermômero de rdção, m desse vlor doção d ITS-90. Com um ermopr po S, melhor erez possível é de proxmdmee ±0, C (K), ms om um AuP, pode ser obdo um ível de erez d ordem de ±0,0 C []. O mor problem do ermopr po S esá o seu ermoelemeo de lg P0%Rh que, em vrude d oxdção preferel do ródo em er de 500 C, prese dmução d oerção desse mel lg e, em rzão dsso f.e.m. érm em o seu vlor lerdo e homogeedde do fo dmu. No so do AuP, os dos ermoelemeos são formdos de mel puro e por sso esse problem ão oorre. O ouro e pl são os mes de mor esbldde em mosfer ere é 000 C [], logo ombção desses dos mes em um ermopr produz um ermômero de referê de l exdão é 000 C, exdão ess que se proxm d de um TRPAT, usdo ITS-90 é o poo d pr. Pr que se obeh resuldos om lo ível de exdão em um medção om um TRPAT, é eessáro o uso de equpmeos exremmee sofsdos e pessol lmee qulfdo, o que or bse lo o vesmeo fero mplção de um lboróro. Já om o uso de um ermopr AuP, ão é eessáro d lém de um volímero de bo resolução e bo esbldde, e pessol om lgum qulfção, bem meor que o so eror. Além dsso, o ermopr AuP prese ours vges em relção o TRPAT, omo por exemplo ser meos suseível vrções ou vrs usds por hoques meâos e por omção por íos meálos, e ão presr de pré quemeo pr uso em l emperur [].

2 5 5. Delhes osruvos O ermopr fo osruído om fos de ouro e pl om purez superor 99,999%, de 00 mm de omprmeo, 0,5 mm de dâmero, edo fos de obre lgdos às exremddes lvres jução de referê, que é proegd por um ubo de ço oxdável de 5 mm de dâmero e 0 mm de omprmeo. N pre sesor, que em dâmero de 7 mm e omprmeo de 60 mm, o solmeo ere os ermoelemeos é feo por um ubo de lum de dos furos e, o ubo de proeção exero é feo de qurzo, edo reebdo rmeo por jo de re em su regão erl. Aes d osrução do ermopr AuP, fo feo um rmeo érmo os fos, sedo o de ouro reozdo em 000 C e o de pl reozdo em 00 C por 0 hors, omo desrevem MLre & Murdok em []. Devdo à sgfv dfereç ere os oefees de dlção desses dos mes, fo roduzd um peque mol de quro elos de mm de dâmero fe um fo de pl de 0, mm de dâmero, jução de medção, ere os dos ermoelemeos. Esse dsposvo mmzou o rblho meâo ess jução, evdo problems de esbldde f.e.m. érm do ermopr. Eses delhes podem ser observdos fgur 6, que mosr os delhes osruvos e s dmesões do srumeo lsdo. Fgur 6 Delhes osruvos e dmesões do ermopr AuP

3 6 5. Operção/ulzção N ulzção do ermopr AuP, devem ser observdos lgus poos: ) o ermopr AuP ão deve ser submedo um emperur superor 000 C sob qulquer hpóese, pos o fo de ouro f exessvmee mo em emperur próxm o seu poo de fusão (06,8 C), hvedo exremo rso de do o srumeo ess sução; b) profuddde de mersão d jução de medção deve ser dequd. A propgção de lor pel hse pode provor erros os vlores ldos, so o ermopr esej em um profuddde de mersão dequd. Esses erros oorrem devdo à perd de lor por rdção, rvés do qurzo, d jução de medção pr o supore (beç) do ermopr. Esse efeo é mmzdo rvés de plção de jo de re o orpo do ubo de proeção de qurzo []; ) jução de referê deve ser md em um emperur de referê om esbldde melhor que 0,0 C. É reomeddo o uso de bho de gelo [9], ode mersão mím deve ser 0 mm; d) dero d fx de 50 C 000 C, o ermopr só pode ser quedo ou resfrdo um x máxm de C/muo. Cso sso ão sej possível, ese deve ser submedo um reozmeo em 50 C por um oe pr que sejm removds esões meâs; e) o ubo de proeção de qurzo deve esr permeemee lmpo de gordurs (pr lmpez us-se eol ou eo) pr evr o ío do proesso de devrfção, que é rreversível. 5. Clbrção pelo méodo dos poos fxos de emperur Pr lbrção pelo méodo dos poos fxos de emperur, form esolhdos quro poos fxos de defção d ITS-90, dero d fx de operção do ermopr AuP, que é de 0 C 000 C. Esses poos são relzdos omo desro os proedmeos espeífos do Ler e orrespodem às emperurs s qus s fses sóld e líqud dos mes esho (,98 C) [], zo (9,57 C) [5], lumío (660, C) [6] e pr (96,78 C) [7]

4 7 permeem em equlíbro, à pressão de 05 P. A jução de referê é md em um bho de gelo [9] e os ddos são obdos rvés de um mulímero de 7½ dígos om o uxílo de um ompudor e um progrm espeífo (omedo em 5.5), sedo os poos, jusdos omo desro em 5.. A fgur 7 mosr ofgurção pr medção em um poo fxo de emperur. É reomeddo que lbrção sempre sej d pelo poo de ms l emperur, sedo relzd em ordem deresee, é o poo de meor emperur. Fgur 7 Cofgurção pr medção em um poo fxo 5. Ajuse memáo dos ddos e álulo d erez de juse O resuldo d lbrção de um ermopr AuP é um bel de pres de ddos E x. Arvés desses ddos, deve ser jusd um fução E x que desrev o ompormeo de um deermdo ermopr, de ode será gerd bel de lbrção dquele srumeo, om poos erpoldos e exrpoldos, qudo for o so. Pr relzção desse juse, lgus fores devem ser observdos: ) pr o ermopr AuP, pes um fução deve ser jusd pr od fx [8]; b) fução jusd ão pss eessrmee por odos os poos meddos; ) ão há desoudde fução, dero d fx de juse;

5 8 d) o ompormeo d fução deve er oerê om fução de referê, ou sej, deve er speo suve e oíuo; e) fução jusd pss pelo poo (0,0), pos de ordo om o efeo Seebek (.), f.e.m. érm é ul se s juções esverem em emperurs gus. Memmee, poder ser jusd um fução que psssse por odos os poos meddos, porém ess fução provvelmee ão represer bem o ompormeo físo do ermopr. Por ouro ldo, poder ser jusd um fução de gru bem meor que fução de referê, ms um eveul exrpolção ou erpolção poder esr duzdo erros sgfvos de juse. Opou-se por relzr um juse ds dfereçs ere os poos meddos e seus orrespodees bel de referê ( E), e s emperurs medds (). Esse juse [9] pode er um gru reduzdo e oseqüeemee um úmero meor de poos, sedo fução obd (fução del) ombd om fução de referê rvés d som dos oefees dos ermos de mesm ordem. Pr fução del, o segudo gru ede os objevos, sedo es jusd pelo méodo dos mímos qudrdos, de ordo om os pssos segur []: ) Arvés d fução de referê devem ser luldos os vlores ds f.e.m. belds pr os poos de emperur meddos; ) Com os ddos d lbrção são luldos os vlores de E E -ER, omo mosrdo bel ; Tbel Cálulo dos vlores de Temperur f.e.m. ld ( C) (µv) f.e.m. beld (µv) E (µv) E ER E ER E ER E ER ) A fução del jusd deve ser um polômo do segudo gru que pss pel orgem (o oefee do ermo de gru 0 é ulo), ou sej: ) Como o objevo é eorr os vlores dos oefees e de um fução que ms se proxme de odos os poos, em-se que:

6 9 5) Mulpldo udo pel mrz rspos d mrz ds emperurs, será md guldde e o resuldo será um ssem de dus ógs e dus equções, que pode ser resolvdo, ou sej: de ode vem: 6) Arvés d resolução desse ssem de equções, são obdos os vlores dos oefees e, que devem ser ombdos om os oefees e d fução de referê (.) pr que sej ohed fução gerdor d bel de lbrção. Esse psso é mosrdo segur: ) ( ) ( E Pr o álulo d erez de juse [0], devem ser ompudos os resíduos do juse, que são s dfereçs ere os vlores ldos e os vlores luldos pel fução jusd, os vlores dos poos de emperur meddos. Aes de relzr o álulo d erez de juse, os vlores dos resíduos em f.e.m. devem ser overdos pr vlores de emperur, rvés d su dvsão pelo oefee de Seebek orrespodee o poo. É mpore resslr que o oefee de Seebek é prmer dervd d fução de lbrção, e que vr em fução d emperur. O álulo do oefee de Seebek é mosrdo segur: ) ( d de α Com os vlores de resíduo já em emperur, o álulo deve ser o segue:

7 50 u ju r m ode u ju é erez de juse, r são os resíduos, é o úmero de poos meddos e m é o gru d fução jusd (esse so, ). 5.5 Auomzção do proesso e dos álulos memáos Pr qusção de ddos de lbrção e pr relzção dos álulos de juse e d erez de juse, form desevolvdos dos progrms de ompudor exlusvmee pr esss flddes. A lgugem ulzd fo Vsul Bs e os progrms desevolvdos reeberm os omes de Poos Fxos e Ajuse de Termopres. O progrm Poos Fxos relz qusção de ddos de um mulímero HP57A, rvés do prooolo IEEE-88 (GPIB) e em omo respos, um gráfo E x em empo rel, om esl vrável em poês de 0, lém de um rquvo oedo os ddos de eresse, que pode ser bero por um edor gráfo, omo o Exel por exemplo. O progrm Ajuse de Termopres relz juse de fução de város pos de ermopres, om opção de álulo d fução del o pelo segudo gru quo pelo erero. Os gráfos desss dus suções são presedos o usuáro, possbldo esolh ere els. A erez de juse é luld o em vlores de f.e.m. quo em vlores de emperur. O progrm foree omo respos bel de oefees e os vlores de erez de juse el e, esss mesms formções jumee om os vlores luldos os poos fxos d ITS-90 (dero d fx de operção) e vlores luldos em múlplos de 00 C, em od fx de operção, em um rquvo de formo smlr o do progrm Poos Fxos. Um exemplo desse rquvo, já em form de relóro, é mosrdo o pêde dese rblho. A prr dos ddos desse rquvo, é gerd um bel E x, de 0 C 000 C om ervlo de C. Os vlores de múlplos de 00 C luldos pelo progrm são omprdos om os seus respevos bel gerd pelo usuáro, pes pr verfção d mesm.

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