Constantan es una aleación de cobre-níquel que consta generalmente de 55% de cobre y 45% de níquel y cantidades menores específicas de elementos adicionales para lograr valores precisos (casi constantes) para el coeficiente de temperatura de resistividad. Es decir, su principal característica es la baja variación térmica de su resistividad, que es constante en un amplio rango de temperaturas. Se conocen otras aleaciones con coeficientes de temperatura igualmente bajos, como la manganina.
Esta aleación tiene una alta resistividad eléctrica (4,9×10−7Ω·m), lo suficientemente alta como para lograr valores de resistencia adecuados incluso en rejillas muy pequeñas, el coeficiente de resistencia de temperatura más bajo y el EMF térmico más alto (también conocido como el efecto Seebeck) contra el platino de cualquiera de las aleaciones de cobre-níquel. Debido a las dos primeras de estas propiedades, se utiliza para resistencias eléctricas y, debido a la última propiedad, para termopares. Los termopares son dispositivos eléctricos que constan de dos conductores eléctricos diferentes que forman una unión eléctrica. Un termopar produce un voltaje dependiente de la temperatura como resultado del efecto termoeléctrico, y este voltaje se puede interpretar para medir la temperatura.
Por ejemplo, el constantan es el elemento negativo del termopar tipo J, siendo el hierro el positivo. Los termopares tipo J se utilizan en aplicaciones de tratamiento térmico. Además, Constantan es el elemento negativo del termopar tipo T con cobre el positivo. Estos termopares se utilizan a temperaturas criogénicas.
Coeficiente de temperatura de resistencia de Constantan
El coeficiente de temperatura de resistencia (TCR), que describe cuánto cambia su valor a medida que cambia la temperatura, de constantan – 45Ni-55Cu es ±30ppm/°C. Por lo general, se expresa en unidades de ppm/°C (partes por millón por grado centígrado).
Coeficiente de expansión térmica de Constantan
El coeficiente lineal de expansión térmica de constantan entre 25 y 105°C es 14,9×10-6K-1.
La expansión térmica es generalmente la tendencia de la materia a cambiar sus dimensiones en respuesta a un cambio de temperatura. Por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en longitud o volumen por cambio de temperatura unitario. La expansión térmica es común para sólidos, líquidos y gases. A diferencia de los gases o líquidos, los materiales sólidos tienden a mantener su forma cuando experimentan expansión térmica. Un coeficiente de expansión lineal se emplea generalmente en la descripción de la expansión de un sólido, mientras que un coeficiente de expansión de volumen es más útil para un líquido o un gas.
El coeficiente de expansión térmica lineal se define como:
donde L es una medida de longitud particular y dL/dT es la tasa de cambio de esa dimensión lineal por unidad de cambio de temperatura.
Resistencia eléctrica de constantan
La resistividad eléctrica de constantan – 45Ni-55Cu es 4,9×10−7Ω·m, lo suficientemente alta para lograr valores de resistencia adecuados incluso en redes muy pequeñas.
La resistividad eléctrica y su inversa, la conductividad eléctrica, es una propiedad fundamental de un material que cuantifica la fuerza con la que resiste o conduce el flujo de corriente eléctrica. Una resistividad baja indica un material que permite fácilmente el flujo de corriente eléctrica. El símbolo de resistividad suele ser la letra griega ρ (rho). La unidad SI de resistividad eléctrica es el ohmímetro (Ω⋅m). Tenga en cuenta que la resistividad eléctrica no es lo mismo que la resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica se expresa en ohmios. Mientras que la resistividad es una propiedad material, la resistencia es propiedad de un objeto.
Conductividad térmica de Constantan – 45Ni-55Cu
La conductividad térmica de constantan – 45Ni-55Cu es 21 W/(mK).
Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada conductividad térmica, k (o λ), medida en W/mK. Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por conducción. Tenga en cuenta que la ley de Fourier se aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.
La conductividad térmica de la mayoría de los líquidos y sólidos varía con la temperatura. Para los vapores, también depende de la presión. En general:
La mayoría de los materiales son casi homogéneos, por lo que normalmente podemos escribir k = k (T) . Se asocian definiciones similares con conductividades térmicas en las direcciones y y z (ky, kz), pero para un material isótropo, la conductividad térmica es independiente de la dirección de transferencia, kx = ky = kz = k.
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