Exercice : L'effet Peltier
En 1834, un horloger français, qui avait pris sa retraite à 30 ans pour se consacrer à la recherche scientifique, Jean Peltier, découvrit un curieux phénomène : en reliant les deux extrémités d'un fil de bismuth à un accumulateur électrique par deux fils de cuivre, l'une des deux jonctions cuivre-bismuth s'échauffait, l'autre se refroidissait.
Il a fallu attendre les années récentes pour que, grâce aux semi-conducteurs, on puisse trouver des applications pratiques à ce phénomène (unités de réfrigération compactes, comme les réfrigérateurs de voiture, les unités de refroidissement de microprocesseurs dans les ordinateurs...)
La figure c-dessous montre le schéma d'un élément Peltier, utilisant deux semi- conducteurs N et P parcourus par un courant. La plaque supérieure, refroidie à la température \[{T}_{f}\], reçoit une puissance thermique \[\dot{Q}_{f}\] de son environnement, alors que la plaque inférieure, réchauffée à la température \[{T}_{c}\] cède une puissance thermique \[\dot{Q}_{c}\] au milieu environnant.
Question
Appliquez le premier principe et le second principe à cet élément .
Indice
L'élément est un système fermé, qui échange de la chaleur et du travail (sous la forme d'énergie électrique) avec l'extérieur. L'état de l'élément est maintenu constant dans le temps (une fois le régime de fonctionnement atteint).
Question
Pour un petit réfrigérateur de voiture, on s'impose \[{T}_{f}=10\textrm{ °C}\], \[\dot{Q}_{f}=50\textrm{ W}\], \[{T}_{c}=30\textrm{ °C}\], \[\mathrm{u}=12\textrm{ V}\]. Quelle est l'intensité électrique minimale consommée ?
Indice
Une fois que vous avez répondu à la question précédente, ce n'est plus qu'une application numérique !