THERMOÉLECTRICITÉ

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Rendement d'un dispositif thermoélectrique

Conditions d'équilibre aux soudures froides d'un couple thermoélectrique

L'expression de l'échange de chaleur dQ par effet Peltier, en fonction du courant dI qui parcourt le circuit, est :

Soit maintenant un circuit constitué de deux bras de matériaux thermoélectriques 1 et 2 convenablement choisis (α1 et α2 de signe contraire), les bras étant réunis par une connexion métallique de cuivre.

Couple thermoélectrique

Dessin : Couple thermoélectrique

Dessin

Schéma de principe d'un couple thermoélectrique (les deux bras du couple sont réunis par un pont métallique). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Les phénomènes thermiques qui interviennent sont les échanges de chaleur avec l'extérieur, l'effet Joule, l'effet Peltier et la conductivité thermique.

L'écriture des conditions d'équilibre permet de trouver la relation entre la température froide TF qui peut être atteinte, en fonction de Q, quantité de chaleur empruntée au milieu extérieur par les soudures froides, lorsque la température chaude TC est maintenue constante :

où ρ représente la résistivité électrique, où l désigne la longueur d'un bras du couple, k et S désignant respectivement, pour les éléments 1 et 2, les conductivités thermiques et les sections.

Dans le cas, non plus de 1, mais de n couples en parallèle thermique, l'équation précédente reste valable à condition que Q soit remplacé par Q/n.

La température la plus froide qu'il soit possible d'obtenir est atteinte lorsque simultanément :

ce qui conduit à :
après avoir posé :

La valeur du courant qui fournit l'expression de :

est donnée par l'équation :

Rendement de la réfrigération

Le rendement de réfrigération η peut être défini comme étant égal au rapport entre la puissance fournie (ou prélevée) au milieu extérieur Q et la puissance électrique P qu'il a fallu fournir au dispositif pour établir la différence de température TC − TF.

La valeur de Q pour une différence TC − TF choisie est tirée de l'équation (1) ; et P peut s'écrire :

Le rendement Q/P dépend donc, pour des valeurs choisies de TC et TF, du courant I, des longueurs et sections des bras de thermoélément et de la valeur de Z.

En optimisant section, longueur et courant, on est conduit à l'expression suivante, donnant le rendement de ré [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 5 pages

Médias de l’article

Conducteurs : propriétés

Conducteurs : propriétés
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Couple thermoélectrique

Couple thermoélectrique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Alliages de tellurure de bismuth

Alliages de tellurure de bismuth
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Afficher les 3 médias de l'article


Écrit par :

  • : ingénieur de l'École supérieure de physique et de chimie industrielles (E.S.P.C.I.) de Paris, ingénieur en chef à la Direction des activités Télécom de la Compagnie Industrielle des Télécommunications (C.I.T.-ALCATEL)

Classification

Autres références

«  THERMOÉLECTRICITÉ  » est également traité dans :

BECQUEREL ANTOINE CÉSAR (1788-1878)

  • Écrit par 
  • Georges KAYAS
  •  • 344 mots

Ancien élève de l'École polytechnique (où il entre en 1806), sorti dans le corps des ingénieurs militaires, Becquerel, après la chute de Napoléon, se consacre uniquement à la science et il est le premier à occuper la chaire de physique au Muséum d'histoire naturelle de Paris (1838). Il est le chef de file de toute une dynastie d'hommes de science : son fils Alexandre Edmond lui succède au Muséum n […] Lire la suite

CURIUM

  • Écrit par 
  • Marc LEFORT, 
  • Monique PAGÈS
  •  • 1 235 mots

Dans le chapitre « Production et utilisation »  : […] L'énergie cinétique des particules émises lors de la désintégration d'un nucléide se dissipe presque intégralement sous forme de chaleur qu'on peut, dans certains cas, transformer avantageusement en énergie électrique. Aussi certains émetteurs alpha, tels 244 Cm, 242 Cm, 238 Pu, présentent-ils un grand intérêt comme sources thermo-électriques, en particulier pour équiper les engins divers destiné […] Lire la suite

ÉLECTRICITÉ - Histoire

  • Écrit par 
  • Jacques NICOLLE
  •  • 6 199 mots
  •  • 11 médias

Dans le chapitre « D'Œrsted à Maxwell »  : […] Ayant observé dès le début du xviii e  siècle l'aimantation du fer par la foudre, on se préoccupa donc logiquement de savoir s'il existait des rapports entre l'électricité et le magnétisme. C'est une réponse positive qu'apporta en 1819 Hans Christian Œrsted (1777-1851), quand il observa qu'une aiguille aimantée (mobile sur un pivot), placée parallèlement à un fil métallique et en dessous, quitte […] Lire la suite

ÉLECTRICITÉ - Lois et applications

  • Écrit par 
  • Jean-Marie DONNINI, 
  • Lucien QUARANTA
  •  • 4 779 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Les effets thermoélectriques »  : […] Si le passage du courant électrique produit un dégagement de chaleur (effet Joule), le transport et la diffusion des porteurs de charge entraîne d'autres effets. Dans l'effet Peltier , le passage d'un courant peut absorber de la chaleur (on utilise cet effet dans certains petits réfrigérateurs ou pour le refroidissement de circuits électriques). Quant à l'effet Seebeck, il correspond à l'appariti […] Lire la suite

MÉTALLOGRAPHIE - Essais physiques

  • Écrit par 
  • Georges CIZERON
  •  • 7 347 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Pouvoir thermoélectrique »  : […] Dans les mesures classiques du pouvoir thermoélectrique, on réalise un couple en soudant un fil du métal à étudier à un fil de référence et on détermine la courbe E =  f  (T). Le tracé de la courbe dérivée fournit la variation du pouvoir thermoélectrique. Deux exemples en sont donnés dans le cas du nickel ou du fer associés au platine  : on notera que les transitions magnétiques perturbent la vari […] Lire la suite

PELTIER JEAN CHARLES ATHANASE (1785-1845)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 151 mots

Physicien français, Jean Charles Athanase Peltier est né à Ham (Somme) le 22 février 1785 et mort à Paris le 27 octobre 1845. Après avoir abandonné sa profession d'horloger à l'âge de trente ans, il se consacra à la recherche en physique ; il est connu pour sa découverte en 1834 de l'effet Peltier : lorsqu'un courant électrique passe à une jonction connectant deux conducteurs, on observe une augm […] Lire la suite

THERMODYNAMIQUE - Processus irréversibles linéaires

  • Écrit par 
  • Jacques CHANU
  •  • 7 182 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Couplage dans les solides »  : […] L'effet thermoélectrique que présentent les chaînes de conducteurs métalliques, ou effet Seebeck , est un exemple anciennement connu de couplage entre des phénomènes thermiques et électriques. La théorie peut en être brièvement rappelée, en raisonnant sur un système où les jonctions des métaux A et B sont respectivement aux températures T et T + ΔT, et où l'on mesure en circuit ouvert une force él […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Michel ALAIS, « THERMOÉLECTRICITÉ », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/thermoelectricite/