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Effetto Seebeck

Che cos'è l'effetto Seebeck?

Sappiamo che in una catena chiusa costituita esclusivamente da conduttori metallici non può scorrere una corrente in quanto non si viene a creare alcuna differenza di potenziale tra i portatori.

Se per assurdo infatti potesse scorrere una corrente in tale anello si violerebbe il principio di conservazione dell’energia in quanto la dissipazione energetica per effetto Joule non verrebbe compensata dal generatore che è assente.

Nel 1821 tuttavia il fisico tedesco Thomas J. Seebeck scoprì che era possibile far circolare corrente in un circuito chiuso costituito da due conduttori metallici diversi a condizione che uno dei due metalli fosse mantenuto a temperatura superiore rispetto all’altro.

In teoria in assenza di generatore di tensione non dovrebbe fluire alcuna corrente all’interno dell’anello metallico in quanto tutti i portatori di carica si trovano allo stesso potenziale.

Tuttavia una differenza di temperatura tra i due metalli genera anche una differenza di potenziale tale da creare una corrente.

Questo fenomeno è noto come effetto Seebeck e il circuito comprendente i due diversi metalli uniti attraverso due giunzioni prende il nome di termocoppia.

I due metalli solitamente utilizzati in una termocoppia sono il ferro e il rame.

effetto Seebeck

Utilizzi dell'effetto Seebeck

L’effetto Seebeck consiste nel mantenere le due giunzioni a temperature diverse e tale gradiente di temperatura farà in modo che si crei una differenza di potenziale tra i due metalli che genera una corrente elettrica che scorre dalla giunzione mantenuta a temperatura minore verso quella a temperatura maggiore, cioè nel verso che va dal rame al ferro.

Tale effetto è sfruttato principalmente per la misurazione delle temperature attraverso la rilevazione dell’intensità di corrente che si genera in un circuito del genere.

Saldando tra di loro due fili di metalli diversi di una termocoppia e mantenendo una giunzione ad una temperatura di riferimento, attraverso la rilevazione della corrente che si genera è possibile determinare la temperatura incognita dell’altra giunzione.

Un altro utilizzo dell’effetto Seebeck è quello presente sui generatori nucleari a bordo delle sonde Voyager lanciate nello spazio negli anni Settanta ed ancora attualmente in allontanamento dal nostro sistema solare.

I generatori a bordo di tali sonde sono di tipo termonucleare, in essi sono presenti certe quantità di materiale radioattivo che continua a emettere energia riscaldando così una delle due giunzioni tra due metalli.

In tal modo si genera una corrente che continua ancora ad alimentare le sonde, dopo oltre 40 anni, e che si esaurirà solo quando il materiale radioattivo si sarà trasformato in qualche isotopo più stabile (si pensi che i tempi di dimezzamento del plutonio sono dell’ordine degli 80 anni).

In tal modo si è sfruttata la generazione di corrente attraverso materiali nucleari senza il bisogno di apparati in movimento che si sarebbero usurati o che avrebbero avuto problemi con le condizioni di temperatura dello spazio che si aggirano attorno ai 3 K (- 270 °C).

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