В физике существует понятие такого термоэлектрического явления, как эффект Пельтье. Его суть состоит в выделении или поглощении тепла, когда в месте, где соединяются разнородные проводники, пропускается электрический ток. Количество тепла, выделяемого контактирующими материалами, и его направление, зависит от используемых веществ и силы тока, протекающего через них.
Почему возникает эффект Пельтье
Во время открытия этого эффекта, капля воды находилась в углублении, где стыковались между собой стержни из разных материалов. Когда электрический ток был пропущен в одном направлении, происходило превращение этой капли в лед. При изменении направления электрического тока на противоположное, лед начинал таять. Таким образом, удалось установить зависимость выделенного или поглощенного тепла, от направления электрического тока.
Все это напоминает работу термопары, с той разницей, что в данном случае не разность температур влияет на генерацию напряжения, а, наоборот, в результате приложенного напряжения происходит изменение температуры.
Для усиления эффекта Пельтье, используются не обычные металлы. Практикуется использование специальных полупроводниковых материалов, основой которых являются висмут и теллур. Когда через них начинает проходить электрический ток, на одной стороне происходит выделение тепла, а на другой стороне, контакт охлаждается. Фактически, тепло перекачивается с одного контакта на другой.
Кроме этого свойства, эффект Пельтье носит обратимый характер. Когда полярность тока, проходящего через модуль, изменяется, то, соответственно, происходит превращение холода в тепло и, наоборот. Это качество используется в термостатах, обеспечивающих поддержание точного значения температуры.
Практическое использование эффекта Пельтье
Для того, чтобы усилить данный эффект, производится сборка отдельных термопар в общие группы, где их количество может составлять десятки, и даже сотни элементов. Такие модули применяются, в основном, для охлаждения микросхем или объектов с малыми размерами.
В современных условиях, применение модулей Пельтье практикуется и для бытовых изделий, прежде всего, в автомобильных кондиционерах, охладителях воды и переносных холодильниках.
Одним из наиболее перспективных направлений, является использование модулей в компьютерной технике. При работе элементов с высокой производительностью, происходит выделение большого количества тепла. Применение высокоскоростных вентиляторов для их охлаждения создает ощутимый акустический шум. Снизить уровень этого шума позволяют комбинированные системы, в состав которых входят модули Пельтье.