25. Explique o efeito termoeletromotivo.

A força eletromotiva é a ddp entre superfícies de dois metais em contato devido a diferença entre as nuvens eletrônicas dos dois materiais. Quanto maior a diferença de temperatura entre os materiais, maior a tensão de contato (ddp entre superfície).

Passo 1

O enunciado pede para explicar o efeito termoeletromotivo (ou efeito Seebeck), que é um fenômeno de eletromagnetismo e termodinâmica de sólidos. Vamos entender por que, ao unir dois metais diferentes e submeter as junções a temperaturas distintas, surge uma diferença de potencial (ddp) entre eles.

Passo 2

Quando dois metais distintos A e B são unidos formando duas junções, uma a temperatura T_{\text{quente}} e outra a T_{\text{fria}}, os elétrons em A e B têm distribuições de energia (Fermi–Dirac) que dependem da temperatura. No ponto quente, há maior agitação térmica e, consequentemente, maior tendência dos elétrons a difundir-se em direção ao ponto frio. Isso gera um acúmulo de carga que se traduz numa diferença de potencial elétrico que se opõe à difusão contínua.

Passo 3

Esse equilíbrio entre difusão térmica e campo elétrico interno acaba fixando uma força eletromotriz E. Em primeira aproximação, se S_A e S_B são os coeficientes de Seebeck (medidos em \mu\text{V/K}) dos metais A e B, a ddp entre as junções é
E = \bigl(S_A - S_B\bigr)\,\Delta T
onde \Delta T = T_{\text{quente}} - T_{\text{fria}}.
De modo mais geral, se a diferença de temperatura varia ao longo das junções, a força eletromotriz total é
V = \int_{T_{\text{fria}}}^{T_{\text{quente}}} \bigl[S_A(T) - S_B(T)\bigr]\,\mathrm{d}T.
Isso mostra que quanto maior o gradiente de temperatura ou a diferença entre S_A e S_B, maior será a tensão gerada.

Passo 4

Na prática, escolhe-se um par de metais (ou ligas metálicas) com coeficientes de Seebeck suficientemente distintos para fabricar termopares, que são sensores compactos de temperatura. A ddp medida nos terminais expostos à temperatura de referência e à temperatura medida segue exatamente a expressão acima.

Resposta

O efeito termoeletromotivo (efeito Seebeck) é a geração de uma ddp entre dois metais diferentes cujas junções estão a temperaturas distintas. Ele decorre da difusão de elétrons do ponto mais quente para o mais frio e do subsequente estabelecimento de um campo elétrico interno que impede fluxo adicional, resultando em
V = \int_{T_{\text{fria}}}^{T_{\text{quente}}}\bigl[S_A(T)-S_B(T)\bigr]\,\mathrm{d}T.

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