Já ficou curioso pra saber como funciona os bebedouros eletrônicos? Seu funcionamento não é nada complicado. Ele apenas faz uso de um componente muito interessante, chamado célula Peltier. Portanto, vamos aprender o que é o efeito Peltier para podermos entender o funcionamento dessa célula.


O que é

Efeito Peltier é a transferência de calor de um semicondutor para o outro quando uma corrente passa por eles. A imagem abaixo mostra o esquema de uma pastilha de Peltier.

Efeito Peltier e Seebeck
Fonte: Wikipedia

Ou seja, o calor de um lado se transfere para o outro. Sendo assim, um lado fica frio e o outro lado esquenta muito, um proporcional ao outro.

De acordo com a imagem acima, a corrente passa pelos elementos semicondutores e a transferencia de calor ocorre. Observe que a imagem apresenta um fluxo de calor: a placa fria absorve calor do ambiente ou do objeto que ela está em contato; o calor passa dela para a placa quente; a placa quente dissipa esse calor para o ambiente ou para um objeto em contato com ela.

Para que a temperatura do lado frio fique bem baixa, é necessário que o lado quente possua um dissipador de calor com um ventilador. Isso, porque o calor que é transferido deve ser dissipado da parte quente para que seja possível transferir mais calor da parte fria. É necessário que exista um fluxo constante de temperatura, como expliquei logo acima.

É por isso que os bebedouros eletrônicos fazem um barulho de ar, o calor da parte quente está sendo ventilado para fora da placa.
Abaixo está a imagem de uma célula ou pastilha Peltier sem a parte lateral.

Celula Peltier
Fonte: Wikipedia

Cada parte metálica dessa é um cubinho. E esse cubinho é um semicondutor. Se você observar bem, eles estão montados igual a primeira imagem do post. Uma chapa metálica na parte debaixo com dois semicondutores, depois a chapa metálica fica em cima, com dois semicondutores. E é dessa forma que a corrente irá fluir.

Efeito Seeback

É o efeito contrário ao Peltier, em que uma diferença de potencial é gerada por uma diferença de temperatura na junção de dois condutores.

Imagine a seguinte situação: De um lado da célula peltier eu coloco gelo. Do outro lado eu coloco uma vela acesa. Nos terminais da célula aparecerá uma diferença de potencial correspondente a diferença de temperatura.

Ele pode ser simplificado pela figura abaixo.

Efeito Seebeck
Fonte: Wikipedia

Portanto, a temperatura na junção dos condutores menos a temperatura na parte oposta é a diferença de temperatura. A tensão gerada na parte oposta será então proporcional a essa diferença de temperatura.


Aplicações

As aplicações para o efeito termoelétrico são amplas.

  • Bebedouro eletrônico, como dito anteriormente
    • Pode servir tanto para esfriar ou esquentar a água.
  • Mini geladeira
    • É possível utilizar a célula de peltier para gelar coisas pequenas.
  • Ultra-resfriamento
    • O lado quente pode ser resfriado com nitrogênio líquido e, com isso, o lado frio terá temperaturas próximas de 0 Kelvin. Isso é útil para estudar o comportamento de diversos elementos quando sujeitos a temperatura de 0 K.
  • Medição de temperatura
    • O efeito seebeck é utilizado para medição de temperatura por meio de termopares.
  • Pilhas atômicas
    • Através do decaimento radioativo, energia térmica é gerada, e o efeito seebeck é utilizado para gerar tensão. Essas pilhas são de pequenas potências, mas de longa duração. A sonda Voyager, por exemplo, faz uso dessas pilhas.