Princípios Termometria Efeito Peltier
Em 1834 Peltier descobriu que, dado um par termoelétrico com ambas as junções à mesma temperatura. Se, mediante uma bateria exterior, produz-se uma corrente no termopar; as temperaturas das junções variam em uma quantidade não inteiramente devida ao efeito Joule. Esta variação adicional de temperatura é o efeito Peltier. O efeito Peltier produz-se tanto pela corrente proporcionada por uma bateria exterior como pelo próprio par termoelétrico.
A quantidade de calor Peltier produzida por unidade de tempo é proporcional à primeira potência da intensidade da corrente. Isso significa que seta, é igual a “¶ I”. A grandeza ¶ é chamada de coeficiente Peltier.
O coeficiente de Peltier – Princípios Termometria Efeito Peltier
O coeficiente Peltier depende da temperatura e dos metais que formam uma junção, sendo independente da temperatura da outra junção.
¶AB = T (£A – £B)
O calor Peltier é reversível. Quando se inverte o sentido da corrente, permanecendo constante o seu valor, o calor Peltier é o mesmo, porém de sentido oposto.
Os pares termoelétricos não se mostram adequados para extrair calor utilizando o efeito Peltier. Pelo fato de que a diferença entre os coeficientes Seebeck é muito pequena. Para produzir cubos de gelo, “T” teria que estar aproximadamente a 270°K. Utilizando uma corrente de cerca de 20A, e uns 10 pares termoelétricos em série, poderíamos obter uma corrente de calor Peltier igual a:
Q =¶ . I (calor Peltier)
Q=270°K (£ A – £B) x20 x 10
Se as termo junções fossem de cobre e ferro, ( £Cu – £Fe) = 13,7µ V/grau e Q seria somente 0,74 W.Em 1838, Lens experimentou termopares de Sb e Bi, com ( £Sb – £Bi) = 109 µ V/grau e conseguiu converter uma gota d’água em gelo. As grandes correntes necessárias à enorme quantidade de condução de calor e à grande dissipação de calor por efeito Joule eram a causa de uma eficiência muito baixa. Durante mais de um século depois do experimento de Lens, não apareceram nos mercados frigoríficos comerciais do tipo Peltier.
Os compostos semicondutores com grandes coeficientes Seebeck
O maior avanço tecnológico ocorreu quando da descoberta de compostos semicondutores que demonstram possuir grandes coeficientes Seebeck, boa condutividade elétrica e má condutividade térmica. Em semicondutores tipo “n”, a passagem da corrente elétrica provoca uma absorção de energia (resfriamento) na extremidade negativa e uma liberação de energia (aquecimento) na extremidade positiva. O resultado seria oposto em semicondutores do tipo “p”. Assim, um par termoelétrico de Bi2 Te3, tipo “p”, unido a Bi2 Te3 tipo “n”, tem um valor de ( £A – £B) = 423 µ V/grau, de modo que, com uma corrente de 20A, 10 pares a 270°K originam uma corrente calorífica Peltier de 23 W.
Estes valores tornam um refrigerador Peltier economicamente viável. Tais refrigeradores são largamente utilizados em sistemas portáteis que necessitem operar em locais remotos e em equipamentos militares.
Princípios Termometria Efeito Peltier, conclusão:
Uma junção de metais distintos produz uma tensão elétrica cujo valor depende dos materiais que a compõem e da temperatura a que se encontra. Este efeito é conhecido como efeito de Seebeck e é neste princípio que se baseia o funcionamento do termopar.
É o reverso do efeito Seebeck, e estes dois efeitos podem ser também considerados como um só e denominado de efeito Peltier-Seebeck ou efeito termoelétrico.
Conheça também um pouco sobre:
Efeito Peltier
Efeito Seebeck
Efeito Thomson
