Efecto Seebeck, Peltier y Thomson. Instrumentacin Electrnica. UNIVERSIDAD POLITCNICA DEL ESTADO DE MORELOS

Alumno: Snchez Miranda Gustavo SMGO114984 Carrera: Ingeniera en Electrnica y Telecomunicaciones 7 A Profesor: Carlos A. Correa. Fecha de Entrega: 17/09/2014

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Contenido Introduccin. ....................................................................................................................................... 2

Marco terico. ..................................................................................................................................... 2

Efecto Seebeck. ............................................................................................................................... 2

Efecto Peltier. .................................................................................................................................. 3

CELDA PELTIER ............................................................................................................................. 3

Efecto Thomson. ................................................................................................................................. 5

Bibliografa. ......................................................................................................................................... 5

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Introduccin.

El efecto termoelctrico es la conversin directa de las diferencias de temperatura a tensin

elctrica y viceversa. Un dispositivo termoelctrico crea tensin cuando hay una temperatura

diferente en cada lado. A la inversa, cuando se aplica un voltaje a la misma, se crea una

diferencia de temperatura. A escala atmica, un gradiente de temperatura aplicado hace que

los portadores de carga en el material a difundir desde el lado caliente al lado fro.

Este efecto puede ser utilizado para generar electricidad, la temperatura medida o cambiar la

temperatura de los objetos. Debido a que la direccin de la calefaccin y la refrigeracin se

determina por la polaridad de la tensin aplicada, los dispositivos termoelctricos se pueden

utilizar como controladores de temperatura.

El trmino "efecto termoelctrico" abarca tres efectos identificados por separado: el efecto

Seebeck, el efecto Peltier y Thomson efecto. Los libros de texto pueden referirse a l como

el efecto Peltier-Seebeck. Esta separacin se deriva de los descubrimientos independientes

del fsico francs Jean Charles Athanase Peltier y blticos fsico alemn Thomas Johann

Seebeck. Calentamiento de Joule, el calor que se genera cada vez que se aplica un voltaje a

travs de un material resistivo, se relaciona a pesar de que no se denomina generalmente un

efecto termoelctrico. Los efectos Peltier-Seebeck y Thomson son termodinmicamente

reversible, mientras que no es el calentamiento Joule.

Marco terico.

Efecto Seebeck.

El efecto Seebeck fue descubierto por el Fsico estonio de origen alemn. Thomas Johan

Seebeck. Realiz notables investigaciones en varios campos de la fsica, intentando

establecer la conexin entre calor y electricidad. Lleg as a descubrir, en 1821, que uniendo

una lmina de cobre con otra de bismuto, en un circuito cerrado, al calentar una de las uniones

se genera una corriente elctrica que fluye por el circuito en tanto persista la diferencia de

temperatura, fenmeno que se utiliza an para el diseo de dispositivos que permiten realizar

mediciones de temperatura con una gran sensibilidad y precisin (termopar), as como para

generar energa elctrica para aplicaciones especiales.

El resultado de generar tensin (d.d.p) entre 2 uniones metlicas mantenidas a temperaturas

diferentes se conoce como Efecto de

Seebeck. La cantidad de electricidad producida depender de los dos metales elegidos y

tambin de la diferencia de temperatura entre la unin de ambos y los extremos libres.

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Incluso en el mejor de los casos, la cantidad de electricidad ser bastante modesta, sin

embargo, estos termopares pueden ser verdaderamente pequeos, por lo que, en poco espacio

se pueden disponer muchas de ellas en serie (sumamos tensiones), o en paralelo.

En la Fig. 1 se muestra el ejemplo de la conexin que se realizar para poder visualizar el

efecto Seebeck.

Figura 1 Conexin para efecto Seebeck.

Efecto Peltier. En 1834, el seor Jean C. A. Peltier descubri el efecto Peltier. El cual consiste en la

manifestacin de una variacin trmica en la unin de 2 metales diferentes, cuando se

establece una corriente elctrica entre ellos. El concepto rudimentario de Peltier fue

paulatinamente perfeccionado para que fuera un solo bloque con las uniones

semiconductoras, conectadas por pistas de cobre y dispuestas de tal manera, que transportara

el calor desde una de sus caras hacia la otra, haciendo del mecanismo una bomba de calor

ya que es capaz de extraer el calor de una determinada superficie y llevarlo hacia su otra cara

para disiparlo, este dispositivo es denominado Celda Peltier o Dispositivo Termoelctrico

Peltier (TEC) el cual se utiliza principalmente en los sistemas de refrigeracin.

Consiste en el calentamiento o enfriamiento de una unin entre dos metales distintos

(interface isotrmico) al pasar corriente por ella. Al invertir la corriente, se invierte tambin

el sentido del flujo del calor. Este efecto es reversible e independiente de las dimensiones del

conductor. Depende solo del tipo de metal y de la temperatura de la unin.

CELDA PELTIER

Una Peltier es una matriz con muchos termopares (celdas) dispuestas en un espacio muy

reducido. Los termopares que la conforman no estn hechos de simples metales sino con

semiconductores. Por lo general dichas celdas estn fabricadas con Bismuto para la cara del

semiconductor tipo P y Telurio para la cara tipo N.

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Dichas celdas estn dispuestas elctricamente en serie mediante conductores de cobre. Para

aislar los conductores de cobre del disipador se agrega entre ellos una placa de cermica que

funciona como aislante.

La figura 2 da una representacin de cmo est compuesta la matriz para una celda Peltier.

Figura 2 Celda Peltier.

Una polarizacin como la mostrada en la figura 3, se distribuye a lo largo de cada elemento

semiconductor de la celda, es decir, cada elemento semiconductor posee una diferencia de

potencial proporcional a la polarizacin de entrada.

Por esta razn, los portadores mayoritarios, electrones dbilmente ligados, emigran hacia el

lado positivo de cada uno de sus extremos en los elementos semiconductores tipo N, debido

a la atraccin de cargas de diferente signo.

Mientras que los portadores mayoritarios, huecos de los elementos semiconductores P,

emigran hacia la terminal negativa que se encuentra en cada uno de sus extremos. Esta

ausencia de cargas en cada elemento semiconductor cerca de la unin metal -semiconductor

provoca un enrarecimiento de cargas y el consecuente descenso de temperatura en el rea

circundante.

Por otro lado, la compresin o acumulacin de portadores cerca de la unin metal

semiconductor en la parte baja de los elementos semiconductores en la figura anterior,

provoca un ascenso de temperatura.

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Este comportamiento nos permite afirmar que si invertimos la polaridad de la fuente de

alimentacin, la cara fra ahora calentar y la cara caliente sufrir un descenso de

temperatura.

Figura 3 Polarizacin de los semiconductores.

Efecto Thomson. Consiste en la absorcin o liberacin de calor por parte de un conductor homogneo con

temperatura No homognea por el que circule corriente.

El calor liberado es proporcional a la corriente - no a su cuadrado- y por ello cambia el signo

al hacerlo el sentido de la corriente.

Se absorbe calor al fluir corriente del punto fro al ms caliente y se libera cuando fluye del

ms caliente al ms fro. En otras palabras, se absorbe calor si la corriente y el calor fluyen

en direcciones opuestas y se libera calor si fluyen en la misma direccin.

Figura 4 Efecto Thomson.

Bibliografa. [1] http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria21/feria382_01_efecto_seebec_y_peltier.pdf

[2] http://centrodeartigo.com/articulos-educativos/article_11416.html

[3] http://leorom123.wordpress.com/efecto-thompson.