Os termopares utilizam metais diferentes principalmente devido ao efeito termoelétrico, onde uma tensão é gerada quando dois metais diferentes são unidos em uma extremidade e expostos a um gradiente de temperatura ao longo de seu comprimento. Este fenômeno, conhecido como efeito Seebeck, permite que os termopares meçam a temperatura com precisão com base na tensão gerada. A principal razão para usar metais diferentes é que cada combinação de metais gera uma resposta de tensão única às mudanças de temperatura, que pode ser calibrada para fornecer medições precisas de temperatura em uma ampla faixa. Essa característica torna os termopares versáteis e adequados para diversas aplicações de detecção de temperatura em todos os setores.
A necessidade de dois metais diferentes num termopar surge do princípio da termoeletricidade. Quando dois metais diferentes são conectados em uma extremidade (a junção de medição) e expostos a temperaturas diferentes, é gerada uma tensão proporcional à diferença de temperatura. Esta tensão, ou força eletromotriz (EMF), é o que o termopar mede para determinar a temperatura na junção de medição. A escolha dos metais depende de fatores como faixa de temperatura, estabilidade e requisitos de precisão da aplicação. Diferentes combinações de metais oferecem diferentes sensibilidades à temperatura e características de resposta, permitindo que os termopares sejam adaptados para necessidades específicas de medição de temperatura.
Os termopares usam materiais diferentes em seus fios para aumentar a precisão e a confiabilidade da medição. A seleção dos materiais dos fios é crítica porque cada par de materiais apresenta propriedades termoelétricas únicas que afetam a precisão e a sensibilidade das leituras de temperatura. Por exemplo, alguns tipos de termopares como o Tipo K usam fios de cromo (liga de níquel e cromo) e alumel (liga de níquel, manganês e alumínio), conhecidos por sua estabilidade e confiabilidade em uma ampla faixa de temperatura. A combinação de metais específicos garante que o termopar mantenha desempenho consistente e leituras precisas de temperatura em diversas condições operacionais.
Se ambos os fios de um termopar fossem feitos do mesmo material, o termopar não geraria uma tensão mensurável quando exposto a um gradiente de temperatura. Isto ocorre porque o efeito Seebeck requer uma diferença de temperatura entre a junção (onde os dois fios se encontram) e o ponto de referência (onde os fios estão conectados ao instrumento de medição) para produzir uma força eletromotriz (EMF). Sem metais diferentes, não haveria diferença de potencial gerada, tornando o termopar incapaz de funcionar como sensor de temperatura. Portanto, a utilização de diferentes materiais nos fios do termopar é essencial para aproveitar o efeito termoelétrico e medir com precisão as variações de temperatura.