Termocoppia Ferro / Costantana (Tipo J)

Termocoppia Ferro / Costantana (Tipo J) (collezione De Rubeis)

Termocoppia Ferro / Costantana (Tipo J) (collezione De Rubeis).

La termocoppia (coppia termoelettrica) è un trasduttore di temperatura il cui funzionamento è basato sull'effetto termoelettrico o, dal nome del suo scopritore, effetto Seebeck. Nel 1826, il fisico tedesco Johann Thomas Seebeck (1770 – 1831) scoprì che in un circuito, formato da due conduttori metallici, in cui le due giunzioni sono mantenute a temperature diverse, fluisce una piccola corrente. Il valore della differenza di potenziale generata per effetto Seebeck è dell'ordine di alcuni μV per kelvin di differenza.

 “L'effetto fu scoperto accidentalmente dal fisico estone Thomas Johann Seebeck nel 1821, il quale notò la presenza di una differenza di potenziale ai capi di una barra metallica sottoposta ad un gradiente di temperatura. Egli osservò inoltre che l'ago di una bussola subiva una deflessione in prossimità di un anello costituito da due metalli differenti con le due zone di giunzione poste a differenti temperature. Ciò è dovuto al fatto che i due metalli generano potenziali elettrici differenti nelle due regioni a differente temperatura dando origine ad un flusso di corrente, il quale produce il campo magnetico che influenza la bussola”.

Schema di funzionamento di una termocoppia

 Schema di funzionamento di una termocoppia.

Una delle giunzioni è posta a contatto del corpo di cui si vuole misurare la temperatura T, mentre l’altra è mantenuta a una temperatura di riferimento T0 (per esempio quella del ghiaccio fondente). La corrente che fluisce nel circuito dipende, così, dalla temperatura T. Tale corrente è misurata da un amperometro A inserito, in serie, nel circuito. Dalla corrente si risale al valore della forza elettromotrice presente nella termocoppia e da questa alla temperatura. Se opportunamente tarato, tale amperometro fornisce il valore di T.
Le termocoppie sono ampiamente utilizzate perché economiche, facilmente sostituibili, standardizzate e possono misurare un ampio intervallo di temperature. Esiste una grande varietà di termocoppie, distinguibili in base ai due conduttori elettrici che compongono la giunzione ed al campo di applicazione (industriale, scientifico, alimentare, medico, ecc.)( 1). Vengono scelte in base al valore di temperatura media da misurare.
Le termocoppie Ferro (Fe) (+)/Costantana (Cu-Ni) (-), indicate come di Tipo J, operano nell’intervallo di misura che va da -40 °C a 750 °C, sono caratterizzate da un basso costo ed una notevole sensibilità (51,7 µV/°C).

 

1. Il loro limite più grande è l'accuratezza, infatti errori sistematici minori di un grado Celsius sono difficili da ottenere. Inoltre le termocoppie sono dei dispositivi non lineari, nonostante il loro vasto utilizzo.