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Efectos termoeléctricos

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angelica zavala

on 20 November 2012

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Transcript of Efectos termoeléctricos

Efecto Peltier Efecto Seebeck Fenómenos termoeléctricos Efecto Seebeck
Efecto Peltier
Efecto Thompson Efecto Thompson Existe un campo eléctrico entre dos materiales distintos. Cuando una fuente externa induce un flujo electrónico en el sentido del campo eléctrico, los electrones deben transformar energıa cinética en energıa potencial. Un movimiento más lento de los electrones, puede visualizarse como en una disminución de la temperatura Implica la aparición de un flujo de calor al circular una corriente a través de un gradiente de temperatura en un material. Si se inyecta una corriente eléctrica, ocurrirá un intercambio de energía entre el material y los reservorios, en el cual, energía es absorbida o rechazada dependiendo de la dirección relativa de la corriente aplicada y el gradiente. Se libera calor si una corriente fluye en la misma dirección que los flujos de calor, de lo contrario, se absorbe Cuando dos semiconductores son unidos para formar un circuito de al menos dos empalmes, una corriente eléctrica fluye cuando los cruces se encuentran a diferentes temperaturas. Si el circuito se abre, la fuerza creada EAB se denomina tension Seebeck . La tensión EAB creada es directamente proporcional a la diferencial de la temperatura T(K)entre las dos uniones.

Donde SAB es el coeficiente de Seebeck. La tasa de calor liberada o absorbida P(W) es proporcional a la corriente eléctrica I(A) afluente en el conductor, que es: PAB=PAB(T)I donde PAB es el coeficiente relativo Peltier de Termoelectricidad Termodinamica Consideremos un circuito termoeléctrico donde el calentamiento de Joule es descuidado.
Veamos el circuito en la siguiente imagen, donde la unión fría se mantiene a la temperatura T y la unión más caliente a la temperatura T+AT .Si la fuerza electromotriz generada en este circuito es EAB, la potencia termoeléctrica se define como el cambio en la fuerza electromotriz por grado Kelvin, la tensión electrica esta dada por: Teniendo en cuenta el calor absorbido y liberado en las uniones (efectos Peltier) y el calor absorbido y liberado dentro de los conductores (efectos Thompson), la conservación de la energia en el sistema, considerado como un motor de calor reversible, en el que una corriente I(A) fluye, puede escribirse como: Si simplificamos la ecuación anterior dividiendo por I y T y luego tomando el límite cuando T se acerca a cero, obtenemos el Teorema Fundamental de la Termoelectricidad: Esto prueba la relación entre los tres efectos y es la base de la declaración de que el efecto Seebeck es el resultado de ambos efectos, Peltier y Thompson. Si suponemos que la que las interacciones termoeléctricas son termodinámicamente reversibles y añadimos disipadores de calor a una temperatura de T+T2 en los puntos medios de dos conductores. De donde obtenemos: Si ahora definimos el efecto Thompson como el cambio de energía para una temperatura de 1 K, que es puesto que T es generalmente mucho mayor que 1 K, podemos asumir que es esencialmente igual a T. Tenemos esta ecuación: La ecuación puede ser simplificada usando el Teorema de la Termoelectricidad, la ecuación queda: donde el coeficiente de Peltier se describe con respecto a la termoeléctrica a b) Si derivamos la ecuación (b) con respecto a T, obtenemos: y si sustituimos ese resultado en el Teorema de la Termoelectricidad, tenemos: Integrando la ecuación anterior tenemos,
por circuitos termoeléctricos cerrados: Esta ecuación muestra que la energía termoeléctrica
de un termopar se puede expresar en términos de
los coeficientes de Thompson.
Es decir, que la energía termoeléctrica es la suma algebraica
de los componentes absolutos termoeléctricos. donde: y son los coeficientes absolutos de Seebeck.
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