Efecto seebek

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EFECTO SEEBECK Y PELTIER

OBJETIVO: Estudiar el flujo acoplado de calor y electricidad en una barra en estado estacionario: efecto Seebeck y efecto Peltier. MATERIALES: Dos termostatos, dostermómetros, un módulo Termoeléctrico, una fuente de intensidad y un multímetro. TEORÍA: Los efectos Seebeck y Peltier son cualitativamente distintos y se descubrieron por separado. Sin embargo, hoy endía se entienden como dos aspectos de un mismo fenómeno y reciben un tratamiento teórico unificado, dentro del marco de la TPI. Como es bien conocido, cuando en un sistema termodinámico (p. ej. Unsemiconductor) existen simultáneamente un flujo térmico (asociado a una diferencia de temperaturas ∆T) y un flujo de carga eléctrica (asociado a una fuerza electromotriz ∆ε), habrá una producción deentropía, que en la aproximación lineal se escribirá:

dS ∆T ∆ε = JQ +I 2 dτ T T
donde JQ es el flujo de calor, I es la intensidad eléctrica (flujo de carga) y T la temperatura media del sistema. LaTPI nos dice que cuando hay estas dos contribuciones independientes a la producción de entropía, deben existir una relación lineal entre los flujos y las distintas fuerzas. Además el flujo de calorestará acoplado con el flujo de carga, de tal forma que:

 J Q   L11  =  I  L    21

∆T ∆ε  ∆T  J Q = L11 ⋅ 2 + L12 ⋅  2 L12  T T T ⇔ ⋅ L22   ∆ε  ∆T ∆ε    I = L21 ⋅ 2 + L22 ⋅ T  T T

la matriz L se denomina matriz de coeficientes fenomenológicos. Consideremos un sistema que obedece a las ecuaciones acopladas anteriores. Cuando la intensidad eléctrica es nula, peroexiste una diferencia de temperaturas, de la segunda de las ecuaciones se concluye que aparecerá una fuerza electromotriz, dada por:

∆ε = −

L21 ⋅ ∆T = − α ⋅ ∆T L22· T

Este fenómeno se llamaefecto Seebeck. El coeficiente α, que mide la intensidad del efecto se denomina la potencia termoeléctrica del material♣. Por otra parte, si a través de un sistema con capacidad termoeléctrica se hace...