Princípios Termometria Efeito Seebeck
Thomas Johann Seebeck (nascido a 9 de Abril de 1770 e falecido a 10 de Dezembro de 1831) foi o físico responsável pela descoberta em 1821 do efeito termoelétrico. Seebeck nasceu no seio de uma abastada família germano-báltica de comerciantes em Reval (atualmente Tallin capital da Estónia). Formou-se em medicina em 1802 na universidade de Göttingen, tendo optado por dedicar-se à física. Em 1821, descobriu o efeito termoelétrico que refere que, uma junção de metais distintos produz uma tensão elétrica cujo valor depende dos materiais que a compõem e da temperatura a que se encontra. Este efeito é conhecido como efeito de Seebeck e é neste princípio que se baseia o funcionamento do termopar.
O fenômeno da termoeletricidade foi descoberto quando ele notou que em um circuito fechado formado por dois condutores diferentes A e B, ocorre uma circulação de corrente enquanto existir uma diferença de temperatura “T” entre as suas junções. Denominamos a junção mais quente (a temperatura T) de junção de teste, e a outra (a Tr) de junção de referência. A existência de uma f.e.m. térmica AB no circuito é conhecida como efeito Seebeck. Quando a temperatura da junção de referência é mantida constante, verifica-se que a F.E.M. térmica é uma função da temperatura T da junção de teste. Este fato permite utilizar um par termoelétrico como um termômetro.
O efeito Seebeck se produz pelo fato de que a densidade dos transportadores de carga (elétrons em um metal) difere de um condutor para outro e depende da temperatura. Quando dois condutores diferentes são conectados para formar duas junções e estas são mantidas a diferentes temperaturas, a difusão dos transportadores de carga nas junções se produz a ritmos diferentes. Tem origem um movimento dos transportadores de carga como se fossem impulsionados por um campo não eletrostático. A integral curvilínea deste campo ao longo do par termoelétrico é a F.E.M. de Seebeck.
Para um valor dado de Tr, AB é uma função de T. Se Tr é variada para um outro valor constante, a relação AB e T é a mesma, exceto por uma constante aditiva. Deduz-se, portanto, que o valor de é independente de Tr, e depende somente da natureza de A, B e T. A derivada , para qualquer valor de Tr, se denomina potência termoelétrica do termopar.
Convencionou-se dizer que o metal “A” é positivo em relação à “B”, se a corrente “I” fluir de “A” para “B” na junta de menor temperatura, isto é, “T é maior que Tr”.
Baseado nesse efeito podemos construir um gráfico que representa a variação da f.e.m. com a temperatura, considerando Tr =O°C.
Definimos o “coeficiente de Seebeck” como a variação de diferença de potencial por unidade de variação de temperatura para uma corrente elétrica nula:
Utilização:
Atualmente o efeito Seebeck é muito utilizado para a construção de termômetros em que se mede diferença de temperatura através de um voltímetro calibrado para este fim.Outra aplicação deste mesmo efeito é a construção de pilhas atômicas (Gerador termoelétrico de radioisótopos) para produzir pequenas potências, mas de longa duração, o que é necessário em situações especiais como na sonda Cassini-Huygens.
Desvantagem:
A maior desvantagem da utilização da geração de energia termelétrica direta , é a baixa potência. Isto obrigaria a construção de milhares de células termelétricas para a obtenção de alguns watts de potência.O efeito Seebeck é a produção de uma diferença de potencial (tensão elétrica) entre duas junções de condutores (ou semicondutores) de materiais diferentes quando elas estão a diferentes temperaturas (força eletromotriz térmica).
É o reverso do efeito Peltier que é a produção de um gradiente de temperatura em duas junções de dois condutores (ou semicondutores) de materiais diferentes quando submetidos a uma diferença de potencial (tensão elétrica) em um circuito fechado (conseqüêntemente, percorrido por uma corrente elétrica).
Estes dois efeitos podem ser também considerados como um só e denominado de efeito Peltier-Seebeck ou efeito termelétrico.
Conheça também um pouco sobre:
Efeito Peltier
Efeito Seebeck
Efeito Thomson
