06 - Efeito Thomson

O Efeito Thomson se inspirou numa abordagem teórica de unificação dos efeitos Seebeck (1821) e Peltier (1834). O efeito Thomson foi previsto teoricamente e subsequentemente observado experimentalmente em 1851 por Lord Kelvin. Ele descreve a capacidade generalizada de um metal submetido a uma corrente elétrica e um gradiente de temperatura em produzir frio ou calor.

Qualquer condutor submetido a uma corrente elétrica (com exceção de supercondutores), com uma diferença de temperatura em suas extremidades, pode emitir ou absorver calor, dependendo da diferença de temperatura e da intensidade e direção da corrente elétrica.

Se uma corrente elétrica de densidade J flui por um condutor homogêneo, o calor produzido por unidade de volume é:

                      dT
 q = J² – µJ -------
                      dx

onde é a resistividade do condutor dT/dx é o gradiente de temperatura ao longo do condutor µ é o coeficiente de Thomson.

O primeiro termo J² é simplesmente o aquecimento da Lei de Joule, que não é reversível.

O segundo termo é o calor de Thomson, que muda de sinal quando J muda de direção.

Em metais como zinco e cobre, com o terminal "quente" conectado a um potencial elétrico maior e o terminal "frio" conectado a um potencial elétrico menor, onde a corrente elétrica flui do terminal quente para o frio, a corrente elétrica está fluindo de um ponto alto potencial térmico para um potencial térmico menor. Nessa condição há evolução no calor. É chamado de efeito positivo de Thomson.

Em metais como cobalto, níquel, e ferro, com o terminal "frio" conectado a um potencial elétrico maior e o terminal "quente" conectado a um potencial elétrico menor, onde a corrente elétrica flui do terminal frio para o quente, a corrente elétrica está fluindo de um ponto baixo potencial térmico para um ponto de potencial térmico maior. Nessa condição há absorção do calor. É chamado de efeito negativo de Thomson.


Potencia Termoelétrica

É a relação que expressa a quantidade de milivoltagem (mV), gerada a cada grau Celsius de variação de temperatura.

A expressão matemática que define a potência termoelétrica é:

Pt = mV / °C

Como a milivoltagem (mV) gerada por 1°C de variação é um número muito pequeno e como a variação da F.E.M. gerada em função da temperatura não é linear, é usual definir-se a potência termoelétrica média no intervalo de utilização de cada termopar e multiplicar-se este valor por 100°C.

A potência termoelétrica é uma grandeza útil na caracterização e comparação de termopares.