Metodologia Del Diseño

PRÁCTICAS DE ENERGÉTICA,
TRANSMISIÓN DE CALOR
Y FLUIDOS

TERMOGENERADOR DE SEMICONDUCTORES


GRADO EN DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DEL PRODUCTO
I. CUESTIONES PREVIAS

A) FUNDAMENTO TEORICO.

i) ¿Qué condición debe cumplirse para que un par termoeléctrico aparezca una fem?
Que exista una ∆T entre las uniones de los conductores.

ii) Para un mismo valor de ∆T ¿qué partermoeléctrico generara una mayor ε? ¿Uno de Fe/Cu o uno de semiconductor?

Para un material semiconductor, ya que cuanto mayor sea α, mayor será ε (fem); atendiendo a que el efecto Seebeck es mucho mayor, debido a que tienen buena conductividad eléctrica y baja térmica.

iii) Un termogenerador en serie y sometidos a una misma diferencia de temperatura, ∆T, ¿Cuánto valdrá la fem total deltermogenerador? ¿Y si los termopares se conectan en paralelo?

εAB= αAB· ∆T

Ahora para una conexión en serie:
εAB= nαAB· ∆T

Después para una conexión en paralelo:
εAB= (αAB· ∆T)/n

B) METODO EXPERIMENTAL.

1. Determinación del coeficiente de Seebeck.

i) En esta primera parte vamos a medir la tensión del termogenerador sin carga, ¿qué significa si “sin carga”?

Que lamedición se realiza sin aplicación de resistencia externa.

ii) ¿Es posible cambiar la polaridad del termogenerador? ¿cómo?

Si es posible. Podemos conseguirlo cambiando el sentido de los cables.

T1
T2
T1
T2


Así sería:

T1
T1
T2
T2

Teniendo en cuenta que: T1 es el foco frio, y T2 es el foco frio.

iii) Observe las escalas del voltímetro y expliqueque indican las numeraciones de las diferentes escalas. Describa como hemos de realizar una lectura que leemos, por ejemplo en la escala de 300 y la precisión de la lectura.

El valor seleccionado con el botón indicador, en este caso, es el mayor de la escala.
300 V (+-) 30 V

iv) ¿Cuál es la escala óptima para realizar una medición?

0.3V

v) En este caso, hemosdicho que la medida de la tensión, V0, así realizada, coincidirá con la fem, ε ¿Por qué?

Porque la resistencia del termogenerador es muy grande comparada con la del voltímetro.
V=ε –I·r
0 (porque es despreciable)

2. Determinación la fem, ε, y la resistencia interna, r.

i) ¿Qué es un reóstato?

Es un resistor deresistencia variable. Es decir una resistencia variable que se coloca en los circuitos eléctricos, para modificar la intensidad de la corriente que circula.

ii) Indique cómo deben conectarse el voltímetro y amperímetro (serie o paralelo y polaridad).

El voltímetro se conectaría de forma paralela (porque mide la diferencia de potencial entre 2 puntos del circuito), y el amperímetro se conectaríaen serie (ya que mide la cantidad de electrones que fluyen a través de él, es la intensidad de corriente).

1. COMPROBACION DE LA LEY DE SEEBECK Y DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE SEEBECK.
1.1. Represente, con una hoja de cálculo, los valores de V0, frente a ∆T. ¿Qué forma espera que tenga dicha representación? Justifique.

V0(V) | ∆T(ºC) |
0.06 | 0.8 |
0.6 | 7.5 |
1.1 | 13.4 |
1.5| 20.4 |
1.9 | 26.8 |
2.2 | 29.8 |

Tabla 1.1 [Mediciones de la tensión sin carga,V0, para distintos valores de ∆T=Tc - TF]

Grafica 1.1 [Representación gráfica del voltaje medido frente a la diferencia de temperatura]
Observamos la anterior grafica (representa el voltaje frente a la diferencia de temperaturas), y podemos deducir que el resultado es una recta ascendente, por lo que lopodemos sintetizar en que asciende en función a una constante, es el llamado coeficiente de Seebeck.

1.2. Realice el correspondiente ajuste lineal obteniendo los valores de los parámetros del mismo. Interprete el resultado obtenido e indique qué información nos proporciona cada uno de estos parámetros de ajuste.

1.3. A partir de los datos en el ajuste anterior y la expresión (1), obtenga...