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, ou seta, é igual a “¶ I”. A grandeza ¶ é chamada de coeficiente 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 termojunções 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, de modo que, durante mais de um século depois do experimento de Lens, não apareceram nos mercados frigoríficos comerciais do tipo Peltier. 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.

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 termelétrico. 

Comments are closed.