Questão 23 (3º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2011

Quando dois metais são colocados em contato formando uma junção, surge entre eles uma diferença de potencial elétrico que depende da temperatura da junção.

a) Uma aplicação usual desse efeito é a medição de temperatura através da leitura da diferença de potencial da junção. A vantagem desse tipo de termômetro, conhecido como termopar, é o seu baixo custo e a ampla faixa de valores de temperatura que ele pode medir. O gráfico a) abaixo mostra a diferença de potencial U na junção em função da temperatura para um termopar conhecido como Cromel-Alumel. Considere um balão fechado que contém um gás ideal cuja temperatura é medida por um termopar Cromel-Alumel em contato térmico com o balão. Inicialmente o termopar indica que a temperatura do gás no balão é T_i = 300\text{ K} . Se o balão tiver seu volume quadruplicado e a pressão do gás for reduzida por um fator 3, qual será a variação \Delta U = U_{final} - U_{inicial} da diferença de potencial na junção do termopar?

b) Outra aplicação importante do mesmo efeito é o refrigerador Peltier. Neste caso, dois metais são montados como mostra a figura b) abaixo. A corrente que flui pelo anel é responsável por transferir o calor de uma junção para a outra. Considere que um Peltier é usado para refrigerar o circuito abaixo, e que este consegue drenar 10\text{ \%} da potência total dissipada pelo circuito. Dados R_1 = 0{,}3\text{ }\Omega , R_2 = 0{,}4\text{ }\Omega e R_3 = 1{,}2\text{ }\Omega , qual é a corrente i_c que circula no circuito, sabendo que o Peltier drena uma quantidade de calor Q = 540\text{ J} em \Delta t = 40\text{ s} ?