Termoelectricidad

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 fenómeno 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. La corriente es producida por una fuerza electromotriz (fem) termoeléctrica, generada entre las uniones, que se crea a su vez al existir en los dos metales electrones (los portadores de cargas) de niveles energéticos diferentes. La fem termoeléctrica es sumamente débil (del orden de unas milésimas de voltio), y también la corriente resultante.

Al aumentar la diferencia de temperaturas entre los empalmes, la fem termoeléctrica aumenta al principio, después alcanza un máximo a determinada diferencia de temperaturas (llamada temperatura neutra), específica de los metales empleados, y por último disminuye si se sigue aumentando la temperatura.

Como la fem termoeléctrica varía según la diferencia de temperatura, el efecto Seebeck puede servir de base a un termómetro. Manteniendo una de las juntas a una temperatura constante conocida (normalmente de 0 °C) y colocando la otra en el medio cuya temperatura se necesita saber, se puede utilizar la magnitud de la fem termoeléctrica para averiguar la temperatura desconocida. Los termómetros que utilizan el efecto Seebeck pueden medir temperaturas con gran precisión.

Si las dos juntas del circuito termoeléctrico básico están a la misma temperatura y se añade unabatería al circuito, una de ellas se calienta y la otra se enfría. Este fenómeno -llamado efecto Peltier (por Jean Peltier, físico francés que lo descubrió en 1834)- es la inversa del efecto Seebeck. Además, si se invierte el sentido de la corriente se invierten también los efectos producidos en las dos uniones, por lo que la unión que se había calentado al principio, se enfría, y viceversa. Vemos así que el efecto Peltier establece una diferencia respecto al efecto normal de calentamiento de Joule, que se produce al pasar una corriente por un alambre, puesto que el efecto Joule genera siempre calor en todas las partes del circuito, en independencia del sentido de la corriente.

Se puede demostrar la existencia de termoelectricidad mediante el sencillo aparato de la derecha, 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.