Présentation
RÉSUMÉ
La thermoélectricité est présentée dans une approche thermodynamique. L'objectif est de proposer des analogies avec les fluides de travail au coeur des machines thermiques fonctionnant en mode de production de travail ou de pompage de chaleur. La thermodynamique hors équilibre linéaire constitue le cadre théorique dans lequel sont décrits les mécanismes de conversion ou de pompage de la chaleur. La thermodynamique à temps finis, couplée à l'approche nodale, fournit les éléments de modélisation et d'optimisation des systèmes dans la lignée des approches conjointes de Chambadal, Novikov, et Curzon et Ahlborn.
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Lire l'articleAUTEUR(S)
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Christophe GOUPIL : Professeur des Universités - CRISMAT, ENSICAEN - Laboratoire Interdisciplinaire des Énergies de Demain LIED, Université Paris Diderot
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Henni OUERDANE : CNRT CRISMAT Matériaux, ENSICAEN - Laboratoire Interdisciplinaire des Énergies de Demain LIED, Université Paris Diderot
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Yann APERTET : Institut d'électronique fondamentale IEF, Université Paris 11
INTRODUCTION
La thermoélectricité est un sujet ancien de la physique, tant par ses découvertes, que par ses applications qui datent de la fin de la première moitié du XIX e siècle qui est aussi le siècle de la naissance de la thermodynamique. Pour autant, la description théorique des phénomènes thermoélectriques dans le cadre d'une thermodynamique linéaire hors équilibre ne voit le jour que bien plus tard, avec les travaux de Lars Onsager en 1931 puis d'Herbert Callen à partir de 1947. Il est intéressant de noter que les signatures des effets thermoélectriques résultent toujours de couplages : couplage des potentiels, température et potentiel électrochimique dans le cas de l'effet Seebeck, en 1821 ; puis couplage des flux de chaleur et électrique dans le cas de l' effet Peltier en 1834 . Pourtant, il faut attendre 1855 pour que William Thompson , futur Lord Kelvin, sur la base d'une approche thermodynamique, rassemble les deux effets Seebeck et Peltier en une seule expression . Il montre alors l'existence d'un nouvel effet, effet Thomson, résultant du gradient du coefficient Seebeck. Démonstration est alors faite que les potentiels thermiques et électriques, ainsi que les flux associés se trouvent couplés par le seul et unique coefficient de couplage qu'est le coefficient Seebeck. La diversité des signatures Seebeck, Peltier ou Thomson ne révélant finalement que les conditions thermodynamiques imposées lors de l'expérience ; effet direct dans le cas de l'effet Seebeck ou effet de gradient dans les cas des effets Peltier et Thomson. Il importe de noter que l'irréversibilité reste au centre de ces effets et le caractère unificateur des travaux de...
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RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Thermoélectricité - Thermodynamique et applications
Thermostatique du gaz d'électrons
Sources bibliographiques
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