EL EFECTO TERMOELÉCTRICO

El efecto termoeléctrico es la conversión directa de la diferencia de temperatura a voltaje eléctrico y viceversa. Un dispositivo termoeléctrico crea un voltaje cuando dos metales unidos en dos lugares poseen una diferencia de temperatura entre las uniones.Por el contrario, cuando una corriente se hace pasar por dos metales  se genera una transferencia de calor de una juntura a la otra, es decir, una se enfría mientras que la otra se calienta.

El efecto termoelétrico se puede usar para generar electricidad, medir temperatura, enfriar, calentar o cocinar objetos. Dispositivos termoeléctricos producen controladores de temperatura muy convenientes ya que la dirección de calentamiento o enfriamiento es determinada por el signo del voltaje aplicado.

Tradicionalmente, el término efecto termoeléctrico  abarca tres efectos identificados separadamente, el efecto Seebeck, el efecto Peltier, y el efecto Thomson.

EFECTO SEEBECK

El efecto Seebeck es la conversión de diferencias de temperatura directamente a electricidad.

Seebeck descubrió que la aguja de una brújula se desviaba cuando se formaba un circuito cerrado de dos metales unidos en dos lugares con una diferencia de temperatura entre las uniones. Esto se debe a que los metales responden diferentemente a la diferencia de temperatura, creando una corriente de circuito, que produce un campo magnético. Seebeck, aun así, en ese momento no reconoció allí una corriente eléctrica implicada, así que llamó al fenómeno el efecto termomagnético, pensando que los dos metales quedaban magnéticamente polarizados por el gradiente de temperatura. El físico Danés Hans Christian Ørsted jugó un papel vital en la explicación y concepción del término “termoelectricidad”.

El efecto Seebeck se usa comúnmente en dispositivos llamados termopar que estan hechos de un acople o unión de materiales, generalmente metales, con la función de medir una diferencia de temperatura directamente o una temperatura absoluta colocando un extremo a una temperatura conocida. Una sonda metálica mantenida a una temperatura constante en contacto con un segundo metal de composición desconocida puede clasificarse por este efecto termoeléctrico. 

EFECTO PELTIER

El efecto Peltier es una propiedad termoeléctrica descubierta en 1834 por Jean Peltier. El efecto Peltier hace referencia a la creación de una diferencia de temperatura debida a un voltaje eléctrico. Sucede cuando una corriente se hace pasar por dos metales o semiconductores conectados por dos “junturas de Peltier”. La corriente propicia una transferencia de calor de una juntura a la otra: una se enfría en tanto que otra se calienta. Este efecto es utilizado para la refrigeración termoeléctrica.

Una manera para entender cómo es que este efecto enfría una juntura es notar que cuando los electrones fluyen de una región de alta densidad a una de baja densidad, se expanden (de la manera en que lo hace un gas ideal) y se enfría la región.

Un aspecto interesante de este efecto es que la dirección de transferencia de calor es controlada por la polaridad de la corriente; invertir la polaridad cambiará la dirección de transferencia y así el signo del calor absorbido/producido.

En diagrama circuital presentado, cuando una corriente se hace pasar por el circuito, el calor se genera en la juntura superior (T2) y es absorbido en la juntura inferior (T1). A y B indican los materiales.

EFECTO THOMSON

El efecto Thomson fue predicho y luego observado experimentalmente por William Thomson (Lord Kelvin) en 1851. Describe el calentamiento o enfriamiento de un conductor portador de corriente con un gradiente de temperatura.

Algún conductor portador de corriente (excepto para superconductor), con una diferencia de temperatura en dos puntos, o bien absorberá o emitirá calor, según el material.

En metales como zinc y cobre, que tienen un extremo caliente a mayor potencial y un extremo frío a menor potencial, cuando la corriente se mueve de un extremo caliente al extremo frío, se mueve de un alto a un bajo potencial, hay una producción de calor.A esto se le llama EFECTO THOMSON POSITIVO. Por el contrario, en metales como cobalto, níquel y hierro, que tienen un extremo frío a mayor potencial y un extremo caliente a menor potencial, cuando la corriente se mueve de un bajo a un alto potencial, hay una absorción de calor.A esto se le conoce como EFECTO THOMSON NEGATIVO.

USOS

- Las compañías de automóviles alemanas Volkswagen y BMW han desarrollado generadores termoeléctricos (GTE) que recuperan el gasto de calor de una máquina de combustión.

-Sondas espaciales en el exterior del sistema solar hacen uso del efecto en generadores termoeléctricos radioisotópicos para generación de electricidad.

- Un refrigerador Peltier es una bomba térmica activa que transfiere calor desde una parte del dispositivo hacia la otra. Los sistemas de enfriamiento de las cámaras CCD funcionan con base en el efecto Peltier.

- Por último los termocicladores usados en Biología Molecular para realizar la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).