Efecte Termoelectrice

Notiuni teoretice:

Efectul termoelectric este conversia directa a diferentei de temperatura in tensiune electrica si vice versa. Acest efect poate fi folosit pentru a genera electricitate, pentru a masura temperatura si a pentru a raci obiectele. Din cauza directiilor de racire sau incalzire determinate de sensul tensiunii aplicate, efectul termoelectric controleaza foarte bine temparatura.

Efectul termoelectric incorporeaza trei mecanisme indentificate separat: Efectul Seebeck, Efectul Peltier si Efectul Thomson.

Efectul Seebeck este conversia directa a diferentei de temperatura in electricitate. La curent electric nul apare o tensiune (forta) electromotoare daca gradientul termic este nenul.Coeficientul Seebeck este definit ca tensiunea de mers in gol produsa intre doua puncte pe un conductor in lugul caruia exista o distributie monotona, uniforma de temperatura - intre cele doua puncte caderea de temperature este 1K.

In circuitul:

unde:

- SA, SB sunt coeficientii Seebeck ai metalelor A si B;

- T1,T2 temperaturile celor doua parti ale jonctiunii.

Daca luam coeficinetii Seebeck constanti pentru a masura gradul temperaturii,

tensiunea devine:

In 1834 Peltier a descoperit ca la trecerea unui curent electric finit (nenul) printr-un conductor electric izoterm este insotita de prezenta unui flux de caldura, acesta fiind denumit efectul Peltier. Acesta este opusului efectului Seebeck.

unde:

- AB¬ este coeficinetul Peltier a intregului termocuplu;

-  A,  B sunt coeficientii Peltier pentru fiecare material in parte.

William Thomson a explicat (1854) efectele Seebeck si Peltier si relatia

dintre ele. Prima relatie arata ca efectul Seebeck este o combinatie intre efectele Peltier si Thomson, si ea este: .

A doua relatie se refera strict la coeficientul Thomson:

Efectul Peltier este deasemenea cunoscut si ca efect Peltier-Joule deoarece au la baza acelasi principiu, adica la trecerea unui curent electric nenul print-un conductor apare un flux de caldura. Incalzirea este generata de aplicarea unei tensiuni unui material rezistiv, dar asta nu inseamna ca intotdeauna determina un efect termoelectric. Aici se face diferenta intre cele doua efecte: Peltier si Joule. Efectele Peltier-Seebeck si Thomson sunt reversibile, in schimb efectul Joule este reversibil doar in mod teoretic prin apliarea principiilor termodinamici.