Efeito peltier

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  • Publicado : 9 de dezembro de 2012
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1 INTRODUÇÃO

Remover calor de um corpo ou ambiente transferindo para outro é o princípio da termodinâmica. Aparelhos modernos são utilizados em quase todos os setores da nossa vida moderna, seja no setor doméstico, comercial ou industrial. O avanço da refrigeração melhorou a qualidade de vida.
As aplicações de módulos termoelétricos em sistemas de refrigeração vão desde, por exemplo,resfriamento de dispositivos eletrônicos discretos, passando por equipamentos militares, equipamentos de telecomunicações, equipamentos médicos até aplicações do cotidiano como refrigeração de ambientes de automóveis e etc.
Pastilhas termoelétricas podem ser utilizadas eficazmente no campo de resfriamento dos dispositivos discretos e também possuem capacidade de refrigerar abaixo da temperatura doambiente, diferentemente de outras técnicas de refrigeração que não possuem tal capacidade. As pastilhas também são muito compactas, silenciosas, e não possuem peças móveis, exceto os elétrons. São dispositivos que requerem pouca ou nenhuma manutenção e são muito pequenos em comparação com outros sistemas, por isso são utéis quando existe uma quantidade limitada de espaço no sistema. As pastilhas podemtambém ser empilhadas em cima umas das outras para criar maiores diferenças de temperaturas.
E é através deste avanço que esse trabalho foi desenvolvido, visando conhecer profundamente o efeito Peltier, através de pesquisas visando a viabilidade da utilização deste efeito na refrigeração, além de satisfazer interesses na graduação de Engenheiro Mecânico com ênfase na área térmica.

1.1Histórico

A história do efeito termoelétrico começa em 1821 através do físico Thomas Johann Seebeck (1770 - 1831) que descobriu o efeito termoelétrico que refere que, uma junção de metais distintos produz uma tensão elétrica cujo valor depende dos materiais que a compõem e da temperatura a que se encontra (Figura 1). Este efeito é conhecido como efeito de Seebeck e é neste princípio que se baseia ofuncionamento do termopar. Os termopares são dispositivos elétricos com larga aplicação para medição de temperatura. São baratos, podem medir uma vasta gama de temperaturas e podem ser substituídos sem introduzir erros relevantes.






Figura 1 – Circuito fechado constituido por dois metais, circulando corrente elétrica, junções com temperaturas diferentes.

Assim diferenças de temperaturasda ordem de 1.700 °C, podiam gerar diferenças de potencial de 18 mV.
Em 1834, 13 anos após Seebeck ter descoberto o efeito Seebeck, Jean Charles Athanase Peltier (1785 - 1845), descobriu que uma junção metálica (hoje conhecida como termopar) pode produzir calor ou frio, dependendo da direção da corrente elétrica rendendo o nome de Efeito Peltier em sua homenagem. Embora o Efeito Seebeck, queproduz energia elétrica através do calor, tenha sido descoberto 13 anos antes por Thomas Johann Seebeck, Peltier descobriu a capacidade reversível dos termopares para refrigerar, ou seja, gerar frio na junção metálica.
O efeito Seebeck é portanto reversível.
William Thomson, conhecido como o 1º barão Kelvin (1824 - 1907) por desenvolver a escala Kelvin de temperatura absoluta, em 1857, descobriuque um condutor simples submetido a um gradiente de temperatura, sofre uma concentração de elétrons em uma de suas extremidades e uma carência dos mesmos na outra (Figura 2).







Figura 2 – Diferencial de elétrons e temperatura

A aplicação da termoeletricidade se restringiu durante muitos anos, quase que exclusivamente, à medida de temperaturas por meio dos chamados termopares. Asprimeiras considerações objetivas a respeito da aplicação do efeito Peltier à refrigeração, foram feitas pelo cientista alemão Alternkirch que demonstrou qualitativamente que um material termoelétrico é bom quando, apresenta um alto coeficiente Seebeck (ou poder termoelétrico), uma alta condutividade elétrica e uma baixa condutividade térmica.
No início da década de 1930 até o final dos anos de...
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