Termoelectricidad

TERMOELECTRICIDAD

Sección de un termopar o termocupla.
Se denominan fenómenos termoeléctricos o termoelectricidad a tres fenómenos relacionados entre sí por las relaciones de Thomson, descubiertas por lord Kelvin: el efecto Seebeck, el efecto Peltier y el calor de Thomson.
Cuando dos metales distintos a temperaturas diferentes se ponen en contacto formando una unión bimetálica, entre amboslados de la unión se genera una fuerza electromotriz. Este fenómeno se denomina efecto Seebeck y es la base del funcionamiento de los termopares, un tipo de termómetro usado en el control del flujo de gas en dispositivos domésticos como cocinas, calefactores y calentadores de agua corriente.
Cuando se hace circular una corriente a través de una unión bimetálica, para mantener constante la temperaturade la unión hay que entregar o extraer calor, según sea el sentido de circulación. Este fenómeno, llamado efecto Peltier, tiene aplicación práctica en dispositivos de refrigeración pequeños, teniendo la ventaja, a diferencia de los refrigeradores basados en la compresión y descompresión de gases, de no tener partes móviles que se desgasten.
Es menos conocido el fenómeno denominado calor deThomson, descubierto por William Thomson, lord Kelvin. Cuando fluye una corriente a través de un conductor homogéneo de sección transversal constante donde se ha establecido un gradiente de temperatura, para mantener invariable la distribución de temperatura hay que entregar o extraer calor del conductor.
EFECTO SEEBECK

Un circuito termoeléctrico compuesto por materiales de diferente coeficiente deSeebeck (p- dopado y semiconductores n-dopado), configurado como un generador termoeléctrico . Si la resistencia de carga en la parte inferior se sustituye con un voltímetro el circuito funciona entonces como un sensor de temperatura termopar .
El efecto Seebeck es la conversión de temperatura diferencias directamente en electricidad y lleva el nombre del alemán del Báltico el físico Thomas JohannSeebeck . Seebeck, en 1821, descubrió que una aguja de la brújula se desvía por un circuito cerrado formado por dos metales diferentes se unió en dos lugares, con una diferencia de temperatura entre las uniones. Esto era debido a que los metales respondieron a la diferencia de temperatura de diferentes maneras, creando un bucle de corriente y un campo magnético . Seebeck no reconoció que había unacorriente eléctrica involucrada, por lo que él llamó el fenómeno del efecto termo magnético. Físico danés Hans Christian Oersted rectificó el error y acuñó el término "termoelectricidad".
El efecto Seebeck es un ejemplo clásico de una fuerza electromotriz (fem) y conduce a corrientes medibles o tensiones en la misma forma que cualquier otra fem. Fuerzas electromotrices modificar la ley deOhm mediante la generación de corrientes incluso en la ausencia de diferencias de tensión (o viceversa); el local de la densidad de corriente está dada por

donde  es el local de tensión [2] y  es el local de la conductividad . En general, el efecto Seebeck se describe localmente por la creación de un campo electromotriz

donde  es el coeficiente de Seebeck (también conocido como thermo power), unapropiedad del material local y  es el gradiente de la temperatura  .
Los coeficientes Seebeck generalmente varían como función de la temperatura, y dependen fuertemente de la composición del conductor. Para materiales ordinarios a temperatura ambiente, el coeficiente de Seebeck puede variar en el valor de -100 mV / K a 1000 mV / K (véase el coeficiente de Seebeck artículo para obtener más información).
Siel sistema alcanza un estado de equilibrio, donde  , Entonces el gradiente de tensión se da simplemente por el fem:   . Esta relación simple, que no depende de la conductividad, se utiliza en el termopar para medir una diferencia de temperatura; una temperatura absoluta se puede encontrar mediante la realización de la medición de la tensión a una temperatura de referencia conocida. Un metal...