Captulo 20

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Capítulo 20

• Estudio de la termoelectricidad.
• Efecto Seebeck.
• Efecto Peltier.
• Efecto Thomson.
• Realaciones de Kelvin.

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Termoelectricidad

• Es la conjunción de los efectos térmicos y
  eléctricos en uno o varios conductores.
• Para un cuerpo homogéneo sometido sólo a efectos
  térmicos y eléctricos las ecuaciones cinéticas
  son

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Termoelectricidad

• Sea un hilo conductor estacionario. Se toman
  rodajas de grosor dx en equilibrio local

• Por ser estacionario

Hay fugas
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Conducción eléctrica

• La ley fenomenológica es la ley de Ohm
• Aplicando
• con la condición isoterma, se
  llega a

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Conducción calorífica

• La ley fenomenológica es la ley de Fourier
• Aplicando
• en ausencia de corriente, se llega
  a

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Efecto Seebeck

• Es el segundo efecto debido a la diferencia de
  temperaturas sin corriente eléctrica
• Aplicando
• se llega la relación
• que en forma diferencial entre dos puntos
  cualesquiera

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Efecto Seebeck

• La ecuación
  permite conocer el poder termoeléctrico de un
  termopar
• ya que

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Efecto Seebeck

• Eliminando f1 y f2
• El poder termoeléctrico de un termopar es la
  f.e.m. por unidad de diferencia de temperatura y
  es positiva con la corriente de a ? b en la
  soldadura caliente
• con el poder termoeléctrico absoluto

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Efecto Peltier

• Es el flujo calorífico debido a la corriente
  eléctrica. Haciendo en las ecuaciones
  cinéticas

Los flujos que entran y salen de la soldadura
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Efecto Peltier

• El coeficiente Peltier es la potencia calorífica
  que intercambia la soldadura cuando pasa la
  unidad de corriente de a a b de forma isoterma

El coeficiente Peltier es positivo cuando es
preciso ceder calor a la soldadura a la vez que
pasa la corriente desde el conductor a al b.
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Efectos Joule y Thomson

• Dan las pérdidas energéticas laterales
  estacionarias que son debidas al paso de una
  corriente eléctrica por un conductor con un
  gradiente de temperatura.
• El primer principio por unidad de tiempo y de
  superficie

• Si el conductor está aislado electricamente
• Para hallar las restantes pérdidas se aplica el
  
• nabla al primer principio

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Efectos Joule y Thomson

• Sea un conductor estacionario en contacto con una
  fuente térmica a a su misma temperatura
• Por tanto

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Efectos Joule y Thomson

• Esta ecuación contiene dos efectos esenciales
• El efecto Joule

• El efecto Thomson
• con el coeficiente Thomson

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Relaciones de Kelvin

• Balance energético del circuito anterior
• Las soldaduras soportan .
• La pila da una f.e.m. igual y opuesta al
  termopar, salvo un diferencial que que provoca el
  flujo

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Relaciones de Kelvin

• La potencia producida por la pila es igual al
  producto de la f.e.m por el flujo de carga

• Las soldaduras absorben calor Peltier
  
• Los conductores absorben calor Thomson

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Relaciones de Kelvin

• El balance de energía del circuito vale

• Simplificando
• El coeficiente Peltier
• Por fin

Primera relación de Kelvin
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Relaciones de Kelvin

• El poder termoeléctrico de un termopar se expresó
  con los coeficientes fenomenológicos de los
  metales
• Y el coeficiente Peltier
• Comparando
• Segunda relación de Kelvin

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Lección 20

• FIN