APLICACIN DEL EFECTO TERMOELCTRICO

1. RESUMEN

Se calibr un termopar de forma adecuada para poder obtener experimentalmente la relacin entre la en un circuito elctrico, obteniendo as dicha relacin.

, del cual se pudo obtener tambin la potencia termoelctrica de Seebeck que fue:

2. OBJETIVOS

Calibrar un Termopar en el laboratorio de Fsica experimental.

3. MARCO TERICO

Thomas Jhoann Seebeck en 1821 not que al formar un circuito elctrico con dos filamentos metlicos cuyas juntas estuvieran a diferentes temperaturas , se produca una fuerza electromotriz que variaba en funcin de la diferencia de temperaturas de las juntas (Ver Figura n 01). El fenmeno se le conoce como efecto Seebeck o termoelctrico y actualmente es empleado en la tecnologa para la fabricacin de termocuplas.

Una termocupla o termopar es un crculo elctrico formado por dos conductores elctricos de distintos materiales entre cuyas junturas, expuestas a una diferencia de temperaturas (de referencia y de medida), se produce una tensin elctrica.

Jean Charles Peltier en 1834 not que pasando una intensidad de corriente elctrica en el circuito de termopar una juntura se caliente en tanto la otra se enfra.

Thompson en 1851 not que el flujo de calor emitido o absorbido por una junta a la misma temperatura, es proporcional al flujo de corriente elctrica y al gradiente trmico entre juntas.

Considrese la dependencia de la como funcin polinmica de la diferencia de temperaturas, en particular cuadrtica, i.e:

Siendo constantes caractersticas de los metales en contacto y de las juntas. Si una de las juntas permanece a temperatura constante, se le denomina temperatura de referencia en tanto que la otra es la junta de medida de temperatura t.

En general se cumple:

Una representacin grfica de la ecuacin (2) permitir obtener una escala de calibracin de mil voltios a las temperaturas correspondientes en la escala centgrada.

La potencia termoelctrica Seebeck del termopar se determina por:

4. MATERIALES

Termmetro de Hg (0C-100C)

Un vaso de precipitados (300ml)

Un mili voltmetro

Conductores de constantn, platino, cobre nquel, cromel, alumel (medio metro de cada uno).

Hielo y agua destilada

Cocinilla elctrica

5. PROCEDIMIENTO

Lijar suavemente los extremos de los conductores 1 y 2 luego unirlos haciendo las juntas de referencia y medida, colocndoles entre un arco elctrico de alta tensin (esta accin debe llevarse a cabo con asesoramiento del tcnico electricista).

Ensamblar el circuito como se muestra en la figura n 11 valindose de conductores de medida mediante pinzas elctricas y luego a los terminales del mili voltmetro.

Preparar una mezcla de hielo y agua destilada en la que se sumergen la junta de referencia.

Colocar el punto de medida en un bao de agua en ebullicin en el que se ubica el termmetro, luego, dejando enfriar medir los valores de pares ordenados de temperatura y voltaje, cada 5C de disminucin de temperatura.

.

Obtener la grfica del proceso y determinar la funcin que permite obtener la temperatura usando el termopar construido.

6. RESULTADOS

1) Tabla de datos de pares ordenados de temperatura y voltaje

N

T (C)

(mV)

1

100

4.5

2

95

4.3

3

90

4

4

85

3.8

5

80

3.6

6

75

3.3

7

70

3.1

8

65

2.9

9

60

2.6

10

55

2.4

11

50

2.1

12

45

1.9

2) Utilizando el programa Origin Pro 8.0 procedemos a ingresar correctamente los datos de la tabla n 1 en ella:

3) Por ltimo se procede a graficar dichos pares ordenados, obteniendo la siguiente grfica:

4) Por ltimo, se obtiene los siguientes datos:

Obteniendo as la funcin que permite obtener la temperatura usando el termopar construido.

7. DISCUSIN

De la figura n18, tenemos:

(4)

De la ecuacin (1) se puede determinar la potencia termoelctrica Seebeck del termopar, como sigue:

Esto es:

Por lo tanto, la potencia termoelctrica de Seebeck en nuestro experimento es

8. CONCLUSIONES

Se pudo calibrar un termopar de forma adecuada para la realizacin del experimento expuesto.

Se determin la relacin entre la fuerza electromotriz y la temperatura en nuestro experimento, obteniendo la siguiente relacin.

Se pudo determinar la potencia termoelctrica Seebeck, obteniendo el siguiente valor:

9. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Cengel y Boles, TERMODINMICA, Mxico. Mc Graw Hill.2003. 830pp.

Francisco Weston Sears. TERMODINMICA, Edit. Revert SA, Espaa 1967.