OBJETIVOS

O objetivo deste trabalho é verificar como o efeito PELTIER pode contribuir com a eficiência energética dos equipamentos que possui sistemas de refrigeração, diminuindo a temperatura sem utilizar movimento mecânico ou gás, mas sim com um equipamento eletrônico e sem agredir o meio ambiente.

 

     METODOLOGIA

A metodologia aplicada para atingir aos objetivos desejados envolveu as seguintes etapas:

·        Levantamento de informações sobre os diferentes efeitos físicos similares e ao efeito PELTIER; para nos auxiliar no dimensionamento do protótipo.

·        Entender como aumentar a potência das células PELTIER para melhorar e ampliar sua gama de uso.

 

Entender como aumentar a potência das células PELTIER para melhorar e ampliar sua gama de uso.

        COMO SURGIU A  CÉLULA PELTIER

  A história do efeito termoelétrico começa em 1821 através do físico Thomas Johann Seebeck (1770 - 1831) que descobriu o efeito termoelétrico que se refere a uma junção de metais distintos que 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 o funcionamento do termopar. Os termopares são dispositivos elétricos com larga aplicação para medição de temperatura.

  Em 1834, 13 anos após Seebeck ter descoberto o efeito Seebeck, Jean Charles Athanase PELTIER (1785 - 1845), descobriu que uma junção metálica pode produzir calor ou frio, dependendo da direção da corrente elétrica conhecida pelo o nome de Efeito PELTIER, em sua homenagem. Embora o Efeito Seebeck, que produz 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, descobriu que 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.

  A aplicação da termoeletricidade se restringiu durante muitos anos, quase que exclusivamente, à medida de temperaturas por meio dos chamados termopares. As primeiras 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 1970, houve inúmeras descobertas mostrando que materiais semicondutores exibiam melhores propriedades termoelétricas. Até então metais como a liga de bismuto e antimônio eram os mais utilizados. Com o desenvolvimento da técnica dos semicondutores, que apresentam um coeficiente Seebeck bastante superior ao dos metais é que a refrigeração termoelétrica tomou algum impulso. O grande passo na refrigeração termoelétrica foi dado em 1955 com a descoberta do Telureto de Bismuto (Bi2Te3) cujas propriedades, como material semicondutor permite criar diferenças de temperatura entre a fonte quente e a fonte fria da ordem de 72 °C.
pertencem a uma interessante classe de fenômenos físicos reversíveis que surgem em conjunção com dois ou mais processos irreversíveis.

Cinco são os efeitos que se observam quando uma corrente elétrica circula através de um semicondutor.

Para que se compreenda o Efeito PELTIER é preciso conhecer os outros efeitos físicos que atuam simultaneamente: o efeito Seebeck, o efeito Thompson e o efeito Volta.

              O  EFEITO  PELTIER  E  OUTROS  EFEITOS  FÍSICOS

O Efeito PELTIER descreve a capacidade de um equipamento em transformar uma corrente elétrica em absorção de calor, que pode ser observado em pastilhas termoelétricas.
As pastilhas termoelétricas de efeito PELTIER em geral utilizam o material semicondutor telureto de bismuto que é altamente dopado para criar semicondutores do tipo P e tipo N, assim um dos materiais passa a ter facilidade de receber elétrons e o outro, facilidade para doar elétrons.
A montagem em série de vários semicondutores positivos alternados com negativos é que permite a formação de uma bateria termoelétrica ou sistema de refrigeração termoelétrica.
Os melhores materiais termoelétricos, tem sido fabricados com os semicondutores, que são materiais de propriedades intermediárias entre os isolantes e os condutores propriamente ditos. 

 EFEITO SEEBECK

Thomas Seebeck, define que num circuito fechado, formado por dois condutores diferentes, forma uma diferença de temperatura,  criando o Efeito Seebeck.

O EFEITO THOMPSON

Thompson concluiu com base na leis de Seebeck e de PELTIER, que a condução de calor tinha, onde os fios metálicos de um par termoelétrico, cria uma distribuição por igual de temperatura em cada fio, dando origem ao Efeito Thomson.

   EFEITO VOLTA

E o efeito de volta explica a experiência de PELTIER da seguinte forma, “Quando dois metais estão em contato com um equilíbrio térmico e elétrico, existe entre eles uma diferença de potencial que pode ser da ordem de volts”.