Machines thermoélectriques
Production de froid et revalorisation de la chaleur : machines particulières

3.1 Effets thermoélectriques

Les effets thermoélectriques sont une illustration classique de la thermodynamique des phénomènes irréversibles linéarisée.

En l’absence de champ magnétique, ces effets sont au nombre de cinq :

• deux effets bien connus : la conduction thermique, et la dissipation par effet Joule ;

• trois effets, dont les deux premiers sont fondamentaux pour les applications : l’effet Seebeck, l’effet Peltier, l’effet Thomson.

• L’effet Seebeck est dû à un apport d’énergie thermique à la jonction de deux matériaux conducteurs (ou semi-conducteur). Cet apport crée une différence de potentiel aux bornes de la jonction. Le phénomène est utilisé pour la mesure de températures (thermocouples) ; il est aussi à la base de la conversion thermoélectrique.

• L’effet Peltier est un effet réciproque du précédent. Il est obtenu en faisant circuler dans un sens convenable un courant continu au travers de la jonction entre matériaux différents. Une différence de température apparaît alors entre deux jonctions successives initialement à même température. Celle-ci rend compte d’un transfert de chaleur entre la jonction froide qui absorbe de la chaleur, et la jonction chaude qui rejette de la chaleur (figure 15).

3.2 Modèle thermodynamique de machine thermoélectrique

Conformément au schéma de la figure 16, le premier principe de la thermodynamique implique que, la somme de l’énergie électrique fournie , avec le flux de chaleur prélevé à T_F, se retrouve sous forme de puissance thermique restituée...