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Dispositivo Termoeléctrico
Introducción al tema:
. ¿Qué es un DTE?
Es un aparato que mide la EFICIENCIA TERMICA, y cuyo núcleo es un dispositivo electrónico que cumple con
el principio de una Maquina Térmica Real, y por lo tanto nos permite medir la eficiencia de esta máquina
térmica.
La eficiencia térmica es aquella cantidad cuantificable de perdida de energía en la práctica de una maquina
térmica, y se la define como el cociente entre la energía entregada dividida la energía absorbida.
Un dispositivo Termoeléctrico es una maquina térmica que puede comportarse como un MOTOR TERMICO o
una BOMBA DE CALOR:
1) Motor térmico: Es una máquina térmica que transforma calor en trabajo mecánico por medio del
aprovechamiento del gradiente de temperaturaentre una fuente de calor (foco caliente) y un
sumidero de calor (foco frío). El calor se transfiere de la fuente al sumidero y, durante este proceso,
algo del calor se convierte en trabajo por medio del aprovechamiento de las propiedades de un
fluido de trabajo, usualmente un gas o el vapor de un líquido.
2) Bomba de calor:Una bomba de calor es una máquina a la que cuando se le suministra trabajo,
transfiere energía térmica desde una fuente fría (de bajo nivel térmico o baja temperatura) a otra
más caliente (de nivel térmico más alto o de mayor temperatura) funcionando de esta manera
como un refrigerador. Así mismo, se las suele denominar Maquinas térmicas reversibles, dado
quepor medio de una válvula, puede ser utilizada como calefactor en el proceso inverso. El
coeficiente de rendimiento/performance (COP) de una bomba de calor es la proporción entre la
energía transferida para calentar y la energía eléctrica de entrada que se usa en el proceso.
. Historia y Principios básicos
La ciencia de la termodinámica comienza cuando Sadi Carnot trata de mejorar la máquina de vapor, dado
que extrajo los elementos claves relacionados con la conversión de energía térmica en trabajo útil. El equipo
que nos ocupa se basa en una aproximación a la MAQUINA IDEAL DE CARNOT la cual responde al principio
de la máquina de Carnot, el cual indica que es posible convertir energía térmica en trabajo y viceversa. En
este principio, la conversión es con máximo rendimiento.
El DTE también responde a la aplicación de dos importantes efectos: SEEBECK Y PELTIER los cuales definen lo
que se conoce como Efecto Termoeléctrico:
1) Efecto Seebeck: Se define como la creación de una fuerza electromotriz debida al contacto de dos
elementos disimiles (distintos, que no se parecen), ya sean dos metales (más comunes en las
medidas de temperatura) o dos semiconductores (más comunes en dispositivos que generan
potencia) o un metal y un semiconductor, con una diferencia de temperatura constante. El efecto
es que un voltaje, la FEM termoeléctrica, se crea en presencia de una diferencia
de temperatura entre dos metales o semiconductoresdiferentes. Esto ocasiona una corriente
continua en los conductores si ellos forman un circuito completo.
2) Efecto Peltier: Es una propiedad termoeléctrica que hace referencia a la creación de una diferencia
de temperatura debida a un voltaje eléctrico. Sucede cuando una corriente se hace pasar por dos
metales o semiconductores conectados por dos “junturas de Peltier”. La corriente propicia una
transferencia de calor de una juntura a la otra: una se enfría en tanto que otra se calienta. Tiene
muchísimos usos variados y el contacto más usado es Metal-Semiconductor.
. Realización del práctico
El objetivo de realización es analizar los fenómenos relativos a maquinas térmicas (bomba de calor y motor),
mediante la utilización de conceptos como el efecto Seebeck-Peltier haciendo uso del DTE.
Para el modo de operar Véase “Modo de operar” en la guía de “Trabajos prácticos de laboratorio – Física II”.