L'effetto termoelettrico consente l'utilizzo pratico dell'energia termica generata dall'impiego di due metalli diversi. Cosa sono esattamente i fenomeni termoelettrici, quali tipologie si possono distinguere e come vengono utilizzati nella pratica?
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Che cosa è esattamente l'effetto termoelettrico?
L'effetto termoelettrico viene discusso nel contesto del processo durante il quale si verifica una conversione diretta dell'energia elettrica in energia termica, o viceversa - energia termica in energia elettrica. Tale conversione è una conseguenza delle proprietà di alcuni materiali, che presentano proprietà specifiche. La generazione di tensione elettrica è possibile in conseguenza della differenza di temperatura, o a causa della variazione di temperatura che si verifica sotto l'influenza del flusso di corrente. Lo sfruttamento del fenomeno delle differenze di temperatura è possibile se cavi e fili , così come i contatti, sono realizzati con almeno due metalli diversi.
L'osservazione del fenomeno è possibile grazie ad appositi dispositivi, come vari apparecchi elettrici o apparecchi modulari .
Divisione dei fenomeni termoelettrici
In pratica, esistono tre varianti del fenomeno termoelettrico che hanno un impatto significativo non solo sul settore energetico, ma anche sull'elettronica e sull'industria aeronautica e spaziale.
Il primo di quelli noti è il cosiddetto effetto Seebeck. Si osserva quando si verifica una differenza di temperatura in un dato circuito, dove una condizione necessaria per la costruzione del sistema dato è la presenza di due diversi materiali conduttori o semiconduttori. In pratica, l'effetto Seebeck fa sì che la differenza di temperatura osservata provochi uno spostamento di cariche, che avviene sempre dal lato caldo verso quello freddo.
Di conseguenza, viene generata una tensione elettrica. I coefficienti di Seebeck vengono utilizzati, tra le altre cose, per misurare la temperatura tramite sensori di temperatura.
Il secondo tipo di fenomeno è l'effetto Peltier. Presuppone che, a seguito del flusso di corrente attraverso un circuito composto da due materiali diversi, il calore venga trasportato tra le giunzioni. Secondo le osservazioni, nell'effetto Peltier, il calore viene assorbito in una giunzione (si verifica un raffreddamento) e rilasciato nell'altra (si verifica un riscaldamento).
La terza variante è l'effetto termoelettrico, noto anche come effetto Thomas. È il più avanzato tra quelli finora menzionati. La sua essenza sta nell'osservazione che, durante il flusso di corrente attraverso un materiale a temperatura variabile, il calore viene rilasciato o assorbito a seconda della direzione del flusso osservata e del gradiente di temperatura.
L'applicazione e l'uso comune dei fenomeni termoelettrici
Le diverse temperature che causano gli effetti Seeback, Peltier e Thomas trovano applicazioni pratiche in molti settori industriali. Il più comune è il settore energetico, dove l'uso di fenomeni termoelettrici consente il recupero di energia termica, ad esempio da rifiuti industriali, dispositivi elettronici o motori a combustione. Questo rappresenta un ottimo modo per aumentare l'efficienza energetica.
I fenomeni termoelettrici sono di grande importanza anche nel settore dell'ingegneria elettrica . Il flusso di corrente e l'utilizzo di diversi valori di temperatura sono comunemente utilizzati, tra gli altri, nei computer portatili e fissi. Il raffreddamento termoelettrico caratteristico rappresenta un'eccellente alternativa al raffreddamento meccanico dei sistemi. Può quindi sostituire con successo le ventole tradizionali. Questo è un ottimo modo per ridurre il rumore generato dal dispositivo.
L'applicazione pratica degli effetti termoelettrici consente anche un riscaldamento efficiente degli ambienti, a condizione che la corrente fluisca nella giusta direzione. In tal caso, i cavi di installazione devono essere selezionati e fissati correttamente.