Peltier etkisi nedir

Peltier etkisi termoelektrik soğutucular ve Peltier efekti kullanılır. Farklı akım iletkenlerden oluşan devreden aktığını ve geri dönüşümsüz Joule ısısı üretmenin yanı sıra, akım yönü farklı olduğu için iletken bağlantı noktalarından endotermik ve ekzotermik olayların ortaya çıkacağı anlamına gelir. İlk olarak 1834 yılında JCA Peltier tarafından keşfedildi.

Kablodan iletken 1’den iletken 2’ye akarsa, iletken 1’deki birim alan başına emilen ısı, birim zaman başına iletken 1’den geçen akım yoğunluğu ile orantılıdır. Harici bir elektrik alanının etkisi altında, elektronlar yön olarak hareket etmektedir. İç enerjinin bir kısmını elektrik alanının diğer ucuna getirir.

Farklı iletkenlerden geçen akım, bir döngüden geçtiğinde, geri dönüşümsüz olarak ısı üretmekte. Buna ek olarakta akımın yönü farklı olduğu için farklı iletken bağlantı noktalarının ısı emilimi ve ısı salma olayları meydana gelecektir.

Fazla sayıda serbest elektron ile A ucundan ve az sayıda serbest elektron ile B ucuna akım akarsa, B ucundaki sıcaklık artacak aksi bir durumda ise B ucundaki sıcaklık azalacaktır.

Termoelektrik Soğutucu Çalışma Mekanizması

Termoelektrik etkisine dayanan üç çeşit efekt vardır. Bunlar Seebeck etkisi, Peltier etkisi ve Thomson etkisi.

Seebeck Etkisi

Seebeck etkisi, iki farklı elektrik iletkeni veya yarı iletken arasındaki sıcaklık potansiyel farkı, iki madde arasında bir voltaj oluşturduğu bir olgudur.

İki iletkenden veya yarı iletkenler birine uç noktalarından temas ettirilip ısı uygulandığında, ısıtılan elektronlar soğutucuya doğru akar. Güç kaynağı  bağlanırsa, o devreden doğru akım ( DC ) akar.

 

Seebeck etkisi ile üretilen küçük, Gerilimler genellikle sadece birkaçı mikrovolt başına (volt, milyonda) kelvin birleşme kısmında sıcaklık farkı oluşturur. Sıcaklık farkı yeterince büyürse, Seebeck etkisi cihazları birkaç milivolt (voltun binde biri) üretebilir. Çıkış voltajını arttırmak için seri olarak veya maksimum teslim edilebilir akımı arttırmak için paralel olarak bu tür birçok cihaz bağlanabilir .

Peltier Etkisi

Peltier katsayısı olarak adlandırılır ve eklemdeki malzemenin doğası ve sıcaklığı ile ilgilidir. Bu etki tersine çevrilebilir, eğer akımın yönü tersine çevrilirse, endotermik ısı ekzotermik ısıya dönüştürülecektir.

Yarı iletken soğutucular Peltier efektini kullanır.

Aslında, yarı iletken soğutma teknolojisinin verimliliği çok düşük olmasına rağmen, diğer taraftan, ısıtma katsayısı oldukça iyidir. Bir derece elektrikte 1,5 derece ısı çok iyi bir çözümdür.

Joule-Thomson Etkisi

Fizikte Joule-Thomson etkisi, veya Joule-Kelvin etkisi gazlarda ortaya çıkar. İdeal gazlarda olmasa da gerçek gazlarda gazın haciminin serbest olarak artması veya azalması ile  gaz molekülleri Van der Waal’ın bağlanma kuvvetlerinin üstesinden gelir ve böylece mesafelerini arttırır. Bu, gaz sıcaklığının ters çevirme sıcaklığının altına düşmesine neden olur.

Termoelektrik Soğutucunun Elemanları

Fransız bilim adamı Peltier, termoelektrik soğutma ve ısıtma-termoelektrik etki fenomenini keşfetti. Bir çift termokupl N ve P tipi malzemelerden oluşmaktadır. Termokupl bir DC akımı ile beslendiği zaman, DC akımının farklı yönü nedeni ile, termokupl birleşme noktasında ısı emilimi ve ısı salma olayları meydana getirmektedir. N ve P malzeme elektriksel olarak seri ve termal olarak ta birbirine paralel şekilde iki plaka arasına lehimlenmektedir.

Peltier Etkisinin Uygulama Alanları

Termoelektrik soğutucular, soğutma veya ısıtma için bu efekti kullanan katı hal aygıtlarıdır. Peltier cihazlarının yapımında kullanılır.

pelteir cihazı
Peltier cihazı

Peltier soğutma, birçok elektronik ekipman türü için hızla pratik bir öneri haline gelmiştir. Günümüzde, lazer diyotlar veya görüntü sensörleri gibi elektronik bileşenlerin sabit bir sıcaklıkta tutulması, yüksek güçlü lazerler, laboratuvar referansları, spektroskoplar veya gece görüş sistemleri gibi cihazların düzgün çalışabilmesi için hayati önem taşır.

Avantajları

Peltier etkisinin ana avantajı, hareketli parçalara sahip olmayan soğutma / ısıtma cihazları oluşturmamıza izin verdiği ve bu nedenle geleneksel soğutuculara ve ısıtıcılara kıyasla başarısız olma olasılığının daha düşük olmasıdır. Ayrıca neredeyse hiç bakım gerektirmezler.

Dezavantajları

Peltier etkisinin en büyük dezavantajı, verimsiz olmasıdır. Akan akımın kendisi, toplam ısı dağılımına eklenen önemli miktarda ısı üretme eğilimindedir. Büyük uygulamalarda bu, dikkat edilmesi gereken aşırı miktarda ısı ile sonuçlanır. Tipik olarak, bu sorunu çözmek için ek fanlar kullanılmalıdır.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here