Efecto Seebeck y fenómenos termoeléctricos

Historia
Pares termoeléctricos o termopares
Inventor
Seebeck, Thomas Johann (1770-1831)
  • (Juan Tomás Seebeck). Físico y médico alemán.
  • En 1821 descubrió la termoelectricidad y la pila termoeléctrica, atribuyéndose también el descubrimiento de la acción despolarizante del azúcar.
  • Descubrió el efecto que lleva su nombre, consistente en el paso de la corriente a través de un circuito formado por dos metales distintos cuyas uniones se mantienen a temperaturas distintas y que es el fundamento de los termopares.
  • Se le deben, además, interesantes investigaciones sobre la polarización de la luz (poder de determinadas sustancias de cambiar el plano de polarización de la luz).
  • Perteneció a la Academia de Ciencias de Berlín.
Fundamentos fenómenos termoeléctricos
Efecto Seebeck

Si se conectan en forma de lazo dos alambres de metales diferentes y se mantienen las uniones a temperaturas distintas, surge una corriente débil. Este efecto recibe el nombre de Efecto Seebeck (por Thomas Seebeck, el físico alemán que lo descubrió en 1821), y es un ejemplo de efecto termoeléctrico, es decir de una conversión directa de calor en electricidad.

      Se puede demostrar la existencia de termoelectricidad mediante un sencillo aparato, consistente en dos trozos de alambre de cobre unidos a un tramo de alambre de hierro, mediante dos empalmes; los otros extremos de los alambres de cobre están conectados a un galvanómetro muy sensible. Creando una diferencia de temperatura entre las uniones, metiendo una en agua con hielo y poniendo la otra en una llama, se produce una pequeña corriente termoeléctrica, y la mide el galvanómetro.

La ilustración corresponde a un texto de física del siglo pasado (E.M. Avery. Elements of Natural Philosophy, Sheidon and Co, 1885, pág. 294). La barra superior "m n" es de cobre; la inferior "o p" es de hismuto. Esta estructura rectangular se orienta en el meridiano magnético y en su interior se sitúa una aguja magnética. Al calentar una de las soldaduras se produce una corriente y la aguja magnética se desvía como indica la figura. La soldadura puede también enfriarse con un trozo de hielo o situando encima un algodón empapado en éter. En este caso se produce una corriente de dirección opuesta a la anterior y la aguja se desvía en sentido contrario.


Par termoeléctrico (termopar)

Un par termoeléctrico es un conjunto de dos conductores metálicos distintos A y B, unidos por los extremos, cuyas soldaduras se mantienen a temperaturas distintas. En estas condiciones existe entre sus extremos una diferencia de potencial llamada fuerza electromotriz termoeléctrica (efecto Seebeck) que puede medirse cortando uno de los alambres y uniendo los extremos a un potenciómetro o a un voltímetro digital electrónico de gran impedancia. La fem depende exclusivamente de la naturaleza de los metales utilizados y de la diferencia de temperaturas de las dos soldaduras. En la práctica una de éstas se mantiene a la temperatura del hielo fúndente (soldadura fría) y la otra (soldadura caliente) se encuentra a la temperatura que se desea medir. Se utiliza como termómetro y como generador de corriente.

Características relevantes de los termopares 

Efecto Seebeck (1821)

Una corriente fluye en un circuito continuo de dos alambres metálicos diferentes si las dos conexiones se encuentran a temperaturas distintas.

Rango de temperaturas

El intervalo en que se pueden tomar las temperaturas es alrededor de "-200 °C a 1700 °C".

Ventajas

  • Determinación puntual de la temperatura
  • Respuesta rápida a las variaciones de temperatura
  • No necesita alimentación

Inconvenientes

  • Mantener la unión de referencia a una temperatura constante y conocida
  • Respuesta no lineal
  ventas@guemisa.com