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Effetto Peltier

1834
  • Jean Charles Athanase Peltier
Raffreddatore termoelettrico che dimostra l'effetto Peltier in un laboratorio vintage.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'effetto Peltier è la presenza di riscaldamento o raffreddamento in una giunzione elettrificata di due conduttori diversi. Quando una corrente continua attraversa una giunzione tra due materiali dissimili, il calore viene emesso o assorbito dalla giunzione, a seconda della direzione della corrente. La velocità di trasferimento del calore è proporzionale alla corrente ([latex]Q = \Pi \cdot I[/latex]).

L'effetto Peltier è il termodinamico inverso del Uomo SeebeckSi verifica quando una corrente esterna viene forzata attraverso una giunzione di due materiali termoelettrici, come ad esempio un semiconduttore di tipo n e uno di tipo p. La corrente costringe i portatori di carica (elettroni nel semiconduttore di tipo n, lacune in quello di tipo p) ad attraversare la giunzione. Per farlo, i portatori devono acquisire o perdere energia per eguagliare i livelli energetici del materiale adiacente.

Se i portatori di carica si spostano verso uno stato energetico medio più elevato nel secondo materiale, devono assorbire energia dall'ambiente circostante, provocando il raffreddamento della giunzione. Viceversa, se si spostano verso uno stato energetico inferiore, rilasciano l'energia in eccesso sotto forma di calore, riscaldando la giunzione. La quantità di calore assorbita o rilasciata è quantificata dal coefficiente di Peltier (Pi). Un tipico dispositivo Peltier è costituito da molte giunzioni pn collegate elettricamente in serie e termicamente in parallelo, creando un lato freddo e un lato caldo. Il calore viene pompato dal lato freddo al lato caldo, da cui deve essere dissipato, rendendo i dispositivi Peltier delle pompe di calore a stato solido.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Fisica dello stato solido

Tipo

Effetto fisico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta del Seebeck effetto (1821)
  • comprensione dei circuiti elettrici e delle giunzioni
  • progressi nella scienza dei materiali per creare conduttori dissimili

Applicazioni

  • refrigeratori termoelettrici (TEC) o refrigeratori Peltier
  • frigoriferi portatili e refrigeratori per auto
  • controllo di precisione della temperatura per strumenti scientifici e laser
  • termociclatori per l'amplificazione del dna (pcr)
  • raffreddamento spot di componenti elettronici come le CPU

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi di climatizzazione silenziosi e senza vibrazioni per edifici
  • sistemi di raffreddamento localizzati incorporati direttamente nei die della CPU
  • container per spedizioni a temperatura controllata per forniture mediche sensibili
  • dispositivi di riscaldamento/raffreddamento rapido per la preparazione degli alimenti
  • indossabile personal climate control systems (heated/cooled jackets)
  • deumidificatori a stato solido
  • raffreddamento su richiesta per distributori di bevande
  • gestione termica per batterie ad alta potenza nei veicoli elettrici
  • raffreddamento attivo per sensori di fotocamere digitali ad alta risoluzione
  • crioraffreddatori in miniatura per rilevatori scientifici
Related to: Peltier effect, thermoelectric cooling, Peltier cooler, solid-state refrigeration, TEC, heat pompa, Riscaldamento Joule, coefficiente di Peltier, giunzione a semiconduttore, gestione termica.

Contesto storico

Effetto Peltier

1831
1831
1833
1834
1836
1839-01-01
1842
1831
1831
1832
1834
1835
1838
1841
1845

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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