Última alteração: 2023-08-02
Resumo
Aplicação dos métodos da transformação direta da energia (incluindo os termoelétricos) em diferentes ramos da atividade humana exige conhecimentos sobre fundamentos físicos destes métodos e suas aplicações práticas possíveis. Aulas práticas e laboratoriais ocupam lugar importante neste processo da aprendizagem. Desenvolvimento dos trabalhos laboratoriais simples e economicamente acessíveis é o elemento importante destas atividades. Nesta comunicação consideram-se os métodos experimentais possíveis do estudo do efeito de Thomson como um dos efeitos principais termoelétricos. O mecanismo do surgimento e circuitos para estudo experimental deste efeito foram considerados. Os métodos da termodinâmica dos processos irreversíveis foram usados para análise teórica dos processos térmicos na presença da corrente elétrica num meio termicamente heterogéneo. Para fundamentar a determinação experimental do coeficiente de Thomson em metais foi considerada a equação da condutibilidade térmica em meios isotrópicos na presença do gradiente da temperatura e da corrente elétrica. Foram analisadas as soluções das equações para orientação paralela e antiparalela do gradiente da temperatura e do vetor da densidade da corrente elétrica ignorando a dependência dos coeficientes da condutibilidade térmica e da elétrica da temperatura. Para o caso das pequenas correntes elétricas foram calculadas as quantidades de calor que se libertam por unidade do tempo em amostras com orientação oposta do vetor da densidade da corrente elétrica. O uso da equação do balanço térmico permitiu obter a expressão analítica para determinação experimental do coeficiente de Thomson. Experiências foram realizadas com diferentes amostras do Al e de Fe para cada circuito experimental. Estão indicadas condições favoráveis para observação do efeito de Thomson e determinação do coeficiente de Thomson. Os resultados teóricos e experimentais obtidos podem ser base para trabalhos laboratoriais no curso de Física.
Palavras chave: trabalhos laboratoriais, física, termoeletricidade