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Los efectos termoeléctricos, incluyendo el efecto seebeck, peltier y thompson. Se discuten sus aplicaciones en la medida de temperaturas, generación de electricidad, refrigeración y calentamiento. Se mencionan ejemplos prácticos en automoción, energía nuclear y espacio.
Tipo: Apuntes
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El efecto termoeléctrico es la conversión de las diferencias de temperatura en voltaje y viceversa. Cuando hay una diferencia de temperatura entre los dos lados, el dispositivo termoeléctrico genera un voltaje. Por el contrario, cuando se le aplica un voltaje, producirá una diferencia de temperatura (llamado efecto Peltier). En la escala atómica, el gradiente de temperatura aplicado hará que los portadores cargados en el material, ya sean electrones o huecos, se difundan del lado caliente al lado frío, similar a la expansión térmica de un gas clásico; por lo tanto, la corriente es térmicamente inducido. Tradicionalmente, el término efecto termoeléctrico o termoelectricidad abarca tres efectos determinados por separado: el efecto Seebeck, el efecto Peltier y el efecto Thompson. Efecto Seebeck El efecto Seebeck es la conversión directa de las diferencias de temperatura en energía eléctrica. Se suele utilizar en un dispositivo llamado termopar (porque está hecho de un acoplamiento o unión de materiales, generalmente de metal) para medir directamente la diferencia de temperatura o para medir la temperatura absoluta colocando un extremo a una temperatura conocida. Genera efectos de difusión de portadores de carga y portadores de fonones. Cuando un extremo del conductor y el otro extremo están a diferentes temperaturas, los portadores de carga en el material (electrones en metales, electrones y huecos en semiconductores e iones en conductores de iones) se difundirán. Los portadores calientes se difundirán desde el extremo caliente al extremo frío porque la densidad de los portadores calientes en el extremo frío del conductor es menor. Por la misma razón, los portadores fríos se difundirán desde el extremo frío al extremo caliente. Efecto Peltier Consiste en el aumento o disminución de temperatura debido al paso de corriente entre dos conductores conectados por junturas. Toma lugar en la juntura de dos conductores o semiconductores distintos. Es el análogo inverso del efecto Seebeck. Cuando los electrones fluyen de una región de alta densidad a una de baja densidad, se expanden y se enfría la región. Los coeficientes de Peltier determinan la cantidad de calor transportado por unidad de carga. Es reversible ya que depende del sentido de la corriente. El calor puede ser absorbido o cedido.
BMW y DLR (Centro aeroespacial alemán) han desarrollado también un generador termoeléctrico impulsado por el tubo de escape que alcanza un máximo de 200 W y se ha usado con éxito a lo largo de 12.000 km en carretera. Sondas espaciales en el exterior del sistema solar hacen uso del efecto en generadores termoeléctricos radios isotópicos para producir electricidad. Un refrigerador Peltier es una bomba térmica activa que transfiere calor desde una parte del dispositivo hacia la otra. Los sistemas de enfriamiento de las cámaras CCD funcionan con base en el efecto Peltier. Así como en el termociclador usado en Biología Molecular para realizar la PCR. Este efecto se puede usar para generar electricidad, medir temperatura, enfriar objetos, o calentarlos o cocinarlos. Porque la dirección de calentamiento o enfriamiento es determinada por el signo del voltaje aplicado, dispositivos termoeléctricos producen controladores de temperatura muy convenientes.
