Energia elétrica de origem térmica.
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Objetivo Mostrar como se converte energia do
calor em energia elétrica. Construir um termômetro termo-elétrico. |
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Descrição Em 1821, o físico alemão Thomas
Seebeck descobriu que, juntando as pontas de dois fios de metais diferentes
(ferro e cobre, por exemplo), e mantendo as junções em temperaturas
diferentes, surgia uma corrente elétrica pelos fios. |
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Vamos reproduzir essa
experiência. Use fios de cobre e ferro, sem encapamento. Enrole fortemente as
pontas, formando junções cobre/ferro. Pode-se melhorar o contato entre os
metais com um pingo de solda na junção. Coloque uma das junções dentro de um
jarro com água e gelo. Encoste a outra junção na chama de uma vela. Ligue as
pontas soltas dos fios de cobre a um medidor de voltagem ou corrente
elétrica. Pode ser, por exemplo, seu medidor da Experiência 3. Observe que o
medidor acusa uma pequena corrente. Apague a vela ou separe a junção da chama
e observe como a corrente elétrica diminui. |
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Com esses arranjo,
você pode fazer um termômetro. Mantenha uma das junções na mistura água-gelo
que está a zero graus. Coloque a outra junção dentro de um recipiente com
água destilada. Ponha um termômetro calibrado que possa medir temperaturas
acima de 100 graus dentro da água nesse recipiente. Aqueça o recipiente em um
fogão ou placa quente. À medida que a água for aquecendo, anote,
simultaneamente, a temperatura medida no termômetro e a corrente do termopar.
Depois, faça um gráfico mostrando a voltagem em funçào da temperatura. Esse
gráfico será a calibração de seu termômetro termoelétrico. |
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Análise O efeito Seebeck relaciona diferenças
de temperatura em diferente junções de metais com potenciais elétricos. Esse
efeito é fraco para a produção de eletricidade, se comparado com geradores
químicos ou mecânicos, mas é muito útil para medir temperaturas com boa
precisão. Também é usado em aplicações especiais onde outros tipos de
geradores são impraticáveis. Por exemplo, a sonda interplanetária Voyager 2,
que fotografou Júpiter e outros planetas distantes, tinha um gerador
termoelétrico. Uma das junções era aquecida por elementos radiativos. Esse
foi o modo mais conveniente para gerar eletricidade pois baterias químicas
seriam muito pesadas e descarregariam muito depressa. Painéis solares seriam
inúteis pois o Sol estava muito distante. O gerador termoelétrico foi a
melhor opção e, pode crer, ainda hoje está funcionando. |
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Material Fios de cobre, ferro, níquel e outros
metais diversos. |
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Dicas Calibre cuidadosamente seu termopar
para usos futuros em outras experiências. |