Efeito Seebeck

O efeito Seebeck é assim denominado em reconhecimento ao físico estoniano Thomas Johann Seebeck no início do século XIX. Sua investigação teve como precursores os experimentos de Franz Aepinus e Alessandro Volta e como sucessores os trabalhos de Jean Charles Peltier e William Thomson.

O princípio termoelétrico dos termopares deriva de uma propriedade física dos condutores metálicos submetidos a um gradiente térmico em suas extremidades: a extremidade mais quente faz com que os elétrons dessa região tenham maior energia cinética e se acumulem no lado mais frio, gerando uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades do condutor na ordem de alguns milivolts. Na figura ao lado o valor da força eletromotriz Δ E {\displaystyle \Delta E} depende da natureza dos materiais e do gradiente de temperatura nos mesmos. Quando o gradiente de temperatura é linear, a diferença de potencial elétrico Δ E = E 2 − E 1 > 0 {\displaystyle \Delta E=E_{2}-E_{1}>0} depende apenas do material e das temperaturas T 1 {\displaystyle T_{1}} e T 2 {\displaystyle T_{2}} , ( T 2 > T 1 {\displaystyle T_{2}>T_{1}} ), formalmente representado pela fórmula: onde S é o coeficiente termodinâmico de Seebeck, Δ T {\displaystyle \Delta T} é a diferença de temperatura Δ T = T 2 − T 1 {\displaystyle \Delta T=T_{2}-T_{1}} e Δ E {\displaystyle \Delta E} é a diferença de potencial elétrico usualmente medido em milivolts em função da diferença de temperatura (mV/°C).

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 e nas sondas Voyager.

A maior desvantagem da utilização da geração de energia termelétrica direta é a baixa potência. Isto obriga a construção de milhares de células termelétricas para a obtenção de alguns watts.