Effetto Peltier: l'elettricità può produrre ghiaccio

Nel 1834, l'orologiaio e naturalista francese Jean-Charles Peltier, durante i suoi esperimenti, mise una goccia d'acqua tra gli elettrodi di bismuto e antimonio, quindi fece passare una corrente elettrica attraverso il circuito. Con suo grande stupore, vide che la goccia si congelò improvvisamente.

L'effetto termico della corrente elettrica sui conduttori era noto, ma l'effetto opposto era simile alla magia. Si possono comprendere i sentimenti di Peltier: questo fenomeno all'incrocio di due diverse aree della fisica - termodinamica ed elettricità - evoca ancora oggi un senso di miracolo.

Come funziona secondo i fisici: La ragione per il verificarsi del fenomeno Peltier è la seguente. Al contatto di due sostanze c'è una differenza di potenziale di contatto, che crea un campo di contatto interno. Se una corrente elettrica scorre attraverso il contatto, questo campo faciliterà il passaggio della corrente o lo impedirà. Se la corrente va contro il campo di contatto, la fonte esterna deve spendere ulteriore energia, che viene rilasciata nel contatto, che porterà al suo riscaldamento. Se la corrente scorre nella direzione del campo di contatto, può essere supportata da questo campo, che svolge il lavoro di spostamento delle cariche. L'energia necessaria per questo viene prelevata dalla sostanza, che porta al suo raffreddamento nel punto di contatto.

Nel tempo, questo effetto è stato dimenticato, perché non sono riusciti a trovare un'applicazione pratica e se ne sono ricordati solo un secolo e mezzo dopo, durante lo sviluppo dell'elettronica. Al momento, gli elementi Peltier vengono implementati con successo in molte aree di attività:

Gli elementi Peltier vengono utilizzati in situazioni in cui è richiesto il raffreddamento con una piccola differenza di temperatura o in cui l'efficienza energetica del refrigeratore non è importante. Ad esempio, gli elementi Peltier vengono utilizzati negli amplificatori PCR, piccoli frigoriferi per auto, poiché l'uso di un compressore in questo caso è impossibile a causa delle sue dimensioni limitate e, inoltre, la potenza di raffreddamento richiesta non è elevata.

Inoltre, gli elementi Peltier vengono utilizzati per raffreddare i dispositivi CCD nelle fotocamere digitali. Per questo motivo, si ottiene una notevole riduzione del rumore termico durante le lunghe esposizioni (ad esempio, in astrofotografia).

Gli elementi Peltier multistadio vengono utilizzati per raffreddare i ricevitori di radiazioni nei sensori a infrarossi.

Inoltre, gli elementi Peltier sono spesso usati per raffreddare e termostatare i laser a diodi al fine di stabilizzare la lunghezza d'onda della radiazione.

Negli apparecchi con basse capacità di raffreddamento, gli elementi Peltier sono spesso utilizzati come secondo o terzo stadio di raffreddamento. Ciò consente di raggiungere temperature di 30–40 K inferiori rispetto ai refrigeratori a compressione convenzionali (fino a –80 per i frigoriferi a uno stadio e fino a –120 per i frigoriferi a due stadi).

"Peltier Electric Generator" - un modulo per la generazione di elettricità, modulo generatore termoelettrico, abbreviazioni GM, TGM. Questo termogeneratore è costituito da due parti principali: è un convertitore diretto della differenza di temperatura in elettricità sul modulo Peltier.