Что такое эффект Пельтье
28.07.2014Время свершения и открытий в области физики и электротехники приходилось на первую половину 19 века. Жан-Шарль Пельтье первым увидел обратное воздействие теплового эффекта электрического тока, когда после размещенная им капелька воды между электродами из сурьмы и висмута после подачи через них электрического тока замерзла. Это явление интересно, т.к. граничит с электричеством и термодинамикой.
Магия или наука
Вопрос охлаждения в начале 19 века не стоял, а если и стоял то не так остро, поэтому о нем вспомнили только сейчас, почти 2 века спустя. Этот метод пригодился тогда, когда стали появляться в большом количестве электронные устройства. Именно для них нужны были системы охлаждения миниатюрного характера. Главным достоинством элементов, которые охлаждают по описываемому принципу, являются их миниатюрные габариты, возможность соединения по каскадному типу, а также отсутствие подвижных деталей.
Одно из особенностей эффекта Пельтье является то, что он обратим, т.е. при использовании переменной полярности тока через модуль, процесс нагревания приходит на смену остыванию. На этом принципе основана работа термостатов. Система не совершенна. Недостатком является низкий показатель КПД. Еще одна сложность состоит в отводе тепла от пластины, которая противоположна плоскости остывающей.
Принцип работы «на пальцах»
В первую очередь для удобства описания атомную решетку принято заменять на газ, содержащий фононы. Показатель его температуры зависит от свойств среды, в которой он находится и свойств металла. Таким образом, металл представлен как смесь фононного и электронного газов, состоящих в балансе по принципам термодинамики. Во время проникновения более горячего газа в зону действия другого газа появляется разность потенциалов (контактного типа).
В процессе перетекания на границе двух металлов происходит обмен энергией между фононами двух газов, т.е. при смене полярности знаки плюс с минусом также меняются.