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La termocoppia è uno strumento molto semplice ed economico, capace di misurare diversi gradi di temperatura; proprio per la sua semplicità viene utilizzato in tantissimi settori industriali.
Il principio di base che sfrutta la Termocoppia per il suo funzionamento venne scoperto dal fisico Thomas Johann Seebeck. Nel 1822 scoprì che in un circuito chiuso formato da due conduttori di natura differente e sottoposto a un gradiente di temperatura si instaura una differenza di potenziale proporzionale alle differenze di temperatura.
In questo video andremo a scoprire come funziona una Termocoppia, le sue caratteristiche e tutte le sue varianti.
Jaes, impegnata da oltre 10 anni nel settore delle forniture industriali, offre nel suo catalogo ogni tipo di termocoppia dei maggiori costruttori.
Questa è una Termocoppia. Si tratta di una sonda composta da 2 fili metallici differenti, saldati ad una estremità, questa parte, chiamata GIUNTO CALDO, verrà posizionata nell’ambiente che si vuole misurare. Dall’altra parte abbiamo invece l’estremità viene chiamata GIUNTO FREDDO, da qui partiranno 2 collegamenti metallici, generalmente in rame, che verranno poi agganciati ad uno strumento di misurazione per rilevare la temperatura percepita dalla sonda.
Ma come funziona una Termocoppia?
Immaginiamo di tenere con la mano una barra di rame per un’estremità, dalla parte opposta esponiamola ad una fonte di calore, una fiamma ad esempio. Il calore comincerà a propagarsi per tutta la lunghezza della barra fino ad arrivare alla nostra mano. Questo perché il calore eccita le molecole e gli atomi presenti nella barra di rame, che a loro volta permetteranno agli elettroni liberi di muoversi facilmente raggiungendo la parte più fredda e riscaldandola. Questo avviene perché c’è un GRADIENTE DI TEMPERATURA, ovvero una differenza di temperatura da un punto ad un altro, nel nostro caso dal punto più caldo a quello più freddo della barra di rame. Se osserviamo bene le immagini noteremo che la parte più fredda ora possiede più elettroni con carica negativa, mentre la parte calda privata dei suoi elettroni risulterà con carica positiva, grazie a questa differenza noi possiamo misurare il potenziale elettrico presente nella barra di rame, ottenendo uno specifico voltaggio.
Prendiamo adesso la nostra Termocoppia e ricordiamoci che per misurare la temperatura abbiamo bisogno di una differenza di potenziale. Se la Termocoppia fosse composta da 2 fili metallici uguali, il calore si distribuirà allo stesso modo e avremo lo stesso numero di elettroni. Misurando il voltaggio noteremmo che è pari a 0, perché non c’è differenza di potenziale in un circuito costituito dai 2 fili metallici uguali.
Le Termocoppie infatti sono composte da 2 fili di metalli differenti, ad esempio rame e ferro, che conducono il calore e gli elettroni liberi in modo differente creando così una differenza di potenziale.
Tale differenza viene generata quando si chiude il circuito della Termocoppia, con l’ausilio di 2 fili di rame, chiamati cavi compensati, attaccati ai rispettivi giunti freddi da un lato e ad un multimetro dall’altro, si può convertire la differenza di potenziale in temperatura.
Affinché la misurazione risulti precisa il giunto freddo deve trovarsi in un ambiente con temperatura nota, per compararla a quella del giunto caldo; idealmente in laboratorio si immergeva il giunto freddo all’interno di una soluzione liquida di acqua e ghiaccio, quindi ad una temperatura costante di 0° gradi centigradi, ma visto che non è molto pratica come soluzione, la tecnologia corre in aiuto della scienza.
Il principio di base che sfrutta la Termocoppia per il suo funzionamento venne scoperto dal fisico Thomas Johann Seebeck. Nel 1822 scoprì che in un circuito chiuso formato da due conduttori di natura differente e sottoposto a un gradiente di temperatura si instaura una differenza di potenziale proporzionale alle differenze di temperatura.
In questo video andremo a scoprire come funziona una Termocoppia, le sue caratteristiche e tutte le sue varianti.
Jaes, impegnata da oltre 10 anni nel settore delle forniture industriali, offre nel suo catalogo ogni tipo di termocoppia dei maggiori costruttori.
Questa è una Termocoppia. Si tratta di una sonda composta da 2 fili metallici differenti, saldati ad una estremità, questa parte, chiamata GIUNTO CALDO, verrà posizionata nell’ambiente che si vuole misurare. Dall’altra parte abbiamo invece l’estremità viene chiamata GIUNTO FREDDO, da qui partiranno 2 collegamenti metallici, generalmente in rame, che verranno poi agganciati ad uno strumento di misurazione per rilevare la temperatura percepita dalla sonda.
Ma come funziona una Termocoppia?
Immaginiamo di tenere con la mano una barra di rame per un’estremità, dalla parte opposta esponiamola ad una fonte di calore, una fiamma ad esempio. Il calore comincerà a propagarsi per tutta la lunghezza della barra fino ad arrivare alla nostra mano. Questo perché il calore eccita le molecole e gli atomi presenti nella barra di rame, che a loro volta permetteranno agli elettroni liberi di muoversi facilmente raggiungendo la parte più fredda e riscaldandola. Questo avviene perché c’è un GRADIENTE DI TEMPERATURA, ovvero una differenza di temperatura da un punto ad un altro, nel nostro caso dal punto più caldo a quello più freddo della barra di rame. Se osserviamo bene le immagini noteremo che la parte più fredda ora possiede più elettroni con carica negativa, mentre la parte calda privata dei suoi elettroni risulterà con carica positiva, grazie a questa differenza noi possiamo misurare il potenziale elettrico presente nella barra di rame, ottenendo uno specifico voltaggio.
Prendiamo adesso la nostra Termocoppia e ricordiamoci che per misurare la temperatura abbiamo bisogno di una differenza di potenziale. Se la Termocoppia fosse composta da 2 fili metallici uguali, il calore si distribuirà allo stesso modo e avremo lo stesso numero di elettroni. Misurando il voltaggio noteremmo che è pari a 0, perché non c’è differenza di potenziale in un circuito costituito dai 2 fili metallici uguali.
Le Termocoppie infatti sono composte da 2 fili di metalli differenti, ad esempio rame e ferro, che conducono il calore e gli elettroni liberi in modo differente creando così una differenza di potenziale.
Tale differenza viene generata quando si chiude il circuito della Termocoppia, con l’ausilio di 2 fili di rame, chiamati cavi compensati, attaccati ai rispettivi giunti freddi da un lato e ad un multimetro dall’altro, si può convertire la differenza di potenziale in temperatura.
Affinché la misurazione risulti precisa il giunto freddo deve trovarsi in un ambiente con temperatura nota, per compararla a quella del giunto caldo; idealmente in laboratorio si immergeva il giunto freddo all’interno di una soluzione liquida di acqua e ghiaccio, quindi ad una temperatura costante di 0° gradi centigradi, ma visto che non è molto pratica come soluzione, la tecnologia corre in aiuto della scienza.
Nel multimetro viene installato un sensore che rileva la temperatura del giunto freddo; Il giunto freddo vieni prolungato, grazie ai cavi compensati, all’interno del multimetro adiacente al sensore di temperatura. L’obiettivo del sensore è quello di rilevare la temperatura del giunto freddo e compensare la temperatura automatica del giunto freddo, in parole semplici elabora una conversione per far sì che il giunto freddo risulti sempre a 0° gradi centigradi, come in laboratorio.
La compensazione avviene grazie ad un algoritmo specifico studiato per questa situazione; il processore dello strumento misura la tensione elettrica dei giunti e la somma alla temperatura del giunto freddo, in questo modo si ottiene un numero espresso in millivolt (mV) che viene successivamente convertito dall’apparecchio stesso in gradi centigradi, dandoci così la temperatura effettiva del giunto caldo.
Ora che abbiamo visto come funziona una termocoppia, parliamo di alcune delle sue varianti. Principalmente le Termocoppie si classificano in base alla temperatura minima e massima che possono registrare, di conseguenza sono costituite da diverse coppie di metalli differenti.
Il modello contrassegnato con la lettera K è quello più comune, economico e disponibile in tanti formati; composta da Chromel e Alumel, percepisce un ’intervallo di misura che va da –200 °C a 1260 °C.
La tipologia J invece è composta da Ferro e Constantana, percepisce temperature che vanno da –40 °C a 750 °C, sono meno diffuse del tipo K perché sono più limitate. Sono utilizzate in vecchi apparecchi che non supportano il modello K.
La tipologia T, composta da Rame e Constantana, sono molto simili al modello J. Percepiscono temperature comprese tra –200 °C e 400 °C, e vengono usate soprattutto nei laboratori.
Il modello E, composto da Chromel e Constantana, sono adatte nel percepire basse temperature perché sono molto sensibili.
La tipologia N, composta da Nicrosil e Nisil, misura l’intervallo compreso tra 650 °C e 1250 °C, la loro stabilità e resistenza all’ossidazione a caldo le permettono di ottenere ottimi risultati per le alte temperature, infatti sono la soluzione più economica rispetto alle termocoppie a base di platino.
Le tipologie B, R e S sono quelle composte da metalli nobili, ovvero da platino in diverse percentuali. Sono le Termocoppie più stabili, ma la loro bassa sensibilità limita il loro utilizzo a misure di alte temperature, superiori a 300 °C.
Sostanzialmente le Termocoppie vanno scelte in base al valore di temperatura da misurare.
In precedenza abbiamo parlato di cavi di estensione, nello specifico di cavi compensati, che prolungano il giunto freddo fino al multimetro per una corretta misurazione. Questi cavi sono collegati alla giunzione fredda tramite un connettore; esistono connettori per ogni tipologia di Termocoppie e sono costruiti con lo stesso materiale per evitare che si generino interferenze indesiderate, nel caso molto probabile che il connettore non possa essere mantenuto a temperatura costante.
Finisce qui il nostro percorso nel settore delle Termocoppie, strumento indispensabile in molti ambiti industriali.
La compensazione avviene grazie ad un algoritmo specifico studiato per questa situazione; il processore dello strumento misura la tensione elettrica dei giunti e la somma alla temperatura del giunto freddo, in questo modo si ottiene un numero espresso in millivolt (mV) che viene successivamente convertito dall’apparecchio stesso in gradi centigradi, dandoci così la temperatura effettiva del giunto caldo.
Ora che abbiamo visto come funziona una termocoppia, parliamo di alcune delle sue varianti. Principalmente le Termocoppie si classificano in base alla temperatura minima e massima che possono registrare, di conseguenza sono costituite da diverse coppie di metalli differenti.
Il modello contrassegnato con la lettera K è quello più comune, economico e disponibile in tanti formati; composta da Chromel e Alumel, percepisce un ’intervallo di misura che va da –200 °C a 1260 °C.
La tipologia J invece è composta da Ferro e Constantana, percepisce temperature che vanno da –40 °C a 750 °C, sono meno diffuse del tipo K perché sono più limitate. Sono utilizzate in vecchi apparecchi che non supportano il modello K.
La tipologia T, composta da Rame e Constantana, sono molto simili al modello J. Percepiscono temperature comprese tra –200 °C e 400 °C, e vengono usate soprattutto nei laboratori.
Il modello E, composto da Chromel e Constantana, sono adatte nel percepire basse temperature perché sono molto sensibili.
La tipologia N, composta da Nicrosil e Nisil, misura l’intervallo compreso tra 650 °C e 1250 °C, la loro stabilità e resistenza all’ossidazione a caldo le permettono di ottenere ottimi risultati per le alte temperature, infatti sono la soluzione più economica rispetto alle termocoppie a base di platino.
Le tipologie B, R e S sono quelle composte da metalli nobili, ovvero da platino in diverse percentuali. Sono le Termocoppie più stabili, ma la loro bassa sensibilità limita il loro utilizzo a misure di alte temperature, superiori a 300 °C.
Sostanzialmente le Termocoppie vanno scelte in base al valore di temperatura da misurare.
In precedenza abbiamo parlato di cavi di estensione, nello specifico di cavi compensati, che prolungano il giunto freddo fino al multimetro per una corretta misurazione. Questi cavi sono collegati alla giunzione fredda tramite un connettore; esistono connettori per ogni tipologia di Termocoppie e sono costruiti con lo stesso materiale per evitare che si generino interferenze indesiderate, nel caso molto probabile che il connettore non possa essere mantenuto a temperatura costante.
Finisce qui il nostro percorso nel settore delle Termocoppie, strumento indispensabile in molti ambiti industriali.