Efectul Peltier

Efectul Peltier consta in degajarea sau absortia de caldura la jonctiunea dintre doua materiale diferite prin care trece un curent electric. Cantitatea de caldura degajata sau absorbita in unitatea de timp depinde de natura materialelor si de intensitatea curentului astfel:

, unde:

este coeficintul Peltier definit drept cantitatea de caldura degajata sau absorbita in unitatea de timp la trecerea unui curent electric egal cu unitatea.

, unde:

si sunt coeficientii Seebeck ai celor doua materiale.

Acest efect se poate explica fizic daca avem schema energetica a contactului dintre un metal si un semiconductor, potentialul chimic al celor doua materiale echilibrandu-se la echilibru. Daca sensul curentului este astfel incat electronii sa fie antrenati din metal spre semiconductor, la jonctiune ei trebuie sa treaca o bariera de potential pentru care absorb energie de la retea si contactul se raceste. Cand sensul curentului este invers ei cedeaza energie retelei si contactul se incalzeste.

Daca se mentine constanta temperatura unei suduri temperatura celeilalte suduri scade pana la o valoare binedeterminata. Curentul avand si el o valoare data marimea scaderii de temperatura depinde fluxul de caldura venit din mediul inconjurator, cantitatea de caldura care se transmite de la cealalta sudura si caldura Joule care se degaja la trecerea curentului prin ramuri. Dintre toate acestea cea mai mare contributie o are caldura Joule, calculul aratand ca jumatate din aceasta caldura ajunge la sudura.

., unde:

este rezistenta termoelementului.

Curentul optim la care are loc o scadere maxima de temperatura a sudurii reci este:

Scopul lucrarii este de a studia efectul Peltier pe un termoelement format di aliaje de ca ramura n si ca ramura p, cu sudurile calda si rece realizate din placute de cupru. Se va calcula coeficientul Peltier si puterea degajata si absorbita la un curent dat precum si valoarea optima a curentului la care are loc scaderea maxima de temperatura la sudura rece.

Montajul experimental:

Proba studiata este cea amintita mai sus, cu sudura calda plasata pe o placa de alama care asigura o temperatura constanta prin circulatie de apa, temperaturile celor doua suduri fiind citite cu ajutorul a doua termocuple cromel-alumel.

Datele experimentare si prelucrarea lor:

0.35 0.6 0.3 7.5

0.6 0.8 0.3 12.5

0.9 1.05 0.3 18.75

1.2 1.2 0.3 22.5

1.5 1.4 0.3 27.5

1.8 1.5 0.25 31.25

2.1 1.6 0.2 35

2.4 1.7 0.2 37.5

2.7 1.75 0.2 38.75

3 1.8 0.2 40

Se traseaza graficul :

Se observa din grafic ca valoarea optima a curentului este:

Pentru aceasta valoare a curentului se calculeaza temperatura medie:

Cunoscand coeficientii Seebeck ai celor doi semiconductori se calculeaza coeficientul Peltier:

Puterea degajata si absorbita va fi: