эффекта пельтье
Автор Иносказательный задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки
В чем заключается эффект Пельтье? и получил лучший ответ
Ответ от Leonid[гуру]
О, знакомая штука, мы его в своих приборах используем для охлаждения.
Значит, физика в чём: если пропускать ток через контакт двух разнородных материалов, то в зоне контакта, в зависимости от направления тока, будет поглощаться или выделяться избыточное тепло. Очень похоже на то, как термопара работает, только используется наооборот - не напряжение гнерируется за счёт разности температур, а температура изменяется при подаче напряжения.
Чтоб путный эффект был, используют не металлы, а специальные полупроводниковые материалы А2В6 на основе висмута и теллура. При пропускании тока через такую структуру на ней, с одной стороны, выделяется обычное джоулево тепло, а с другой стороны - за счёт эффекта Пельтье происходит охлаждение контакта (фактически перекачка тепла с холодного контакта на горячий, который к теплоотводу прикручен). Если отбираемое тепло больше джоулева - имеет место охлаждение. Но поскольлку джоулево растёт с током квадратично, а эффект Пельтье - линеен, то существует оптимальный ток, выше которого перепад температур опять начнёт уменьшаться.
эффект выделения или поглощения теплоты в области контакта двух металлов при прохождении электрического тока
Эффекты Зеебека и Пельтье. Термоэлемент представляет собой «тепловую машину» , в определенном отношении сходную с генератором тока, приводимым в действие паровой турбиной, но без движущихся частей. Подобно турбогенератору, он превращает тепло в электроэнергию, отбирая его от «нагревателя» с более высокой температурой и отдавая часть этого тепла «холодильнику» с более низкой температурой. В термоэлементе, действующем подобно тепловой машине, «нагреватель» находится у горячего спая, а «холодильник» – у холодного. То обстоятельство, что тепло с более низкой температурой теряется, ограничивает теоретический кпд преобразования тепловой энергии в электрическую значением (T1 – T2)/T1 где T1 и T2 – абсолютные температуры «нагревателя» и «холодильника». Дополнительное снижение кпд термоэлемента обусловлено потерей тепла за счет теплопередачи от «нагревателя» к «холодильнику». См. ТЕПЛОТА; ТЕРМОДИНАМИКА.
Преобразование тепла в электрическую энергию, происходящее в термоэлементе, обычно называют эффектом Зеебека. Термоэлементы, называемые термопарами, применяют для измерения температуры, особенно в труднодоступных местах. Если один спай находится в контролируемой точке, а другой – при комнатной температуре, которая известна, то термо-ЭДС служит мерой температуры в контролируемой точке. Большие успехи достигнуты в области применения термоэлементов для прямого преобразования тепла в электроэнергию в промышленных масштабах.
Если через термоэлемент пропускать ток от внешнего источника, то холодный спай будет поглощать тепло, а горячий – выделять его. Такое явление называется эффектом Пельтье. Этот эффект можно использовать либо для охлаждения с помощью холодных спаев, либо для обогрева горячими спаями. Тепловая энергия, выделяемая горячим спаем, больше полного количества тепла, подведенного к холодному спаю, на величину, соответствующую подведенной электрической энергии. Таким образом, горячий спай выделяет больше тепла, чем соответствовало бы полному количеству электрической энергии, подведенной к устройству. В принципе большое число последовательно соединенных термоэлементов, холодные спаи которых выведены наружу, а горячие находятся внутри помещения, можно использовать в качестве теплового насоса, перекачивающего тепло из области с более низкой температурой в область с более высокой температурой. Теоретически выигрыш в тепловой энергии по сравнению с затратами электрической энергии может составлять T1/(T1 – T2).
К сожалению, для большинства материалов эффект настолько мал, что на практике потребовалось бы слишком много термоэлементов. Кроме того, применимость эффекта Пельтье несколько ограничивает теплопередача от горячего спая к холодному за счет теплопроводности в случае металлических материалов. Исследования полупроводников привели к созданию материалов с достаточно большими эффектами Пельтье для ряда практических применений. Эффект Пельтье оказывается особенно ценным при необходимости охлаждать труднодоступные участки, где непригодны обычные способы охлаждения. С помощью таких устройств охлаждают, например, приборы в космических кораблях.