Pompe à chaleur à module thermoélectrique - publié le 09/02/2022

Thèmes abordés

Pompe à chaleur à module thermoélectrique, effet Seebeck, effet Peltier, l'effet Thomson, métaux, courbes, thermoélectrique, fonctionnement, lois de la thermodynamique, logement du thermomètre, ventilateur, multimètre, générateur, conducteur, courant, pouvoir thermoélectrique, calcul, puissance, incertitude, tension

Résumé du document

Nous étudions ici la pompe à chaleur à module thermoélectrique. Elle a pour fonction la conversion de chaleur en électricité. Un circuit électrique constitué de deux conducteurs de nature différente, relié par soudure lorsqu'il est parcouru par un courant dégage et reçoit de la chaleur au niveau de ses deux sources.
Le but du TP était de prouver la réversibilité ainsi que de trouver les relations entre différence de température et différence de tension.
Pour cela nous avons utilisé deux thermomètres reliés chacun à un conducteur. Nous avons ensuite fourni un courant continu au système. Puis stabilisé l'ampérage, et une fois le système stable, on a basculé d'un mode à l'autre. On observe alors que le système passe de réfrigérateur à pompe à chaleur. À l'aide de relevé de valeurs, nous avons tracé des courbes et à l'aide de ces courbes retrouvé les relations entre chaleur et DDP.

Extraits

[...] A l'aide de relevé de valeurs nous avons eu à tracer des courbes et à l'aide de ses courbes retrouvées les relations liantes chaleur et DDP. Pour s'exécuter nous avons eu à faire trois expériences sur la pompe à chaleur à module thermoélectrique mettant en jeu chacun des trois effets cités. Introduction Pendant ses cinq années d'études, un étudiant de l'ENIT acquiert des connaissances techniques en cours puis les met en pratique en T.P. Les T.P occupent donc une place importante dans l'apprentissage de plus les connaissances acquises pourront un jour resservir dans le cadre d'un stage ou d'un futur métier. [...]

[...] D'une part une absorption de chaleur à une jonction ainsi qu'une dispersion de chaleur au niveau de l'autre jonction. On pourrait par la relation : Qp = Cm.p.dT , connaître l'évolution au cours des variations d'intensité de l'énergie thermique transitant dans la jonction. On pourrait alors calculer le coefficient de proportionnalité dans la relation établie par Peltier : Qp = * I Ici on remarque, durant l'expérience en mode normal et avec l'alimentation du module, que la courbe I=f(θ) est croissante, en considérant que la masse des métaux et leur capacité calorifique reste constantes, on en déduit par analogie avec la relation de Peltier ci-dessus, que le coefficient est positif. [...]

[...] Le travail sur la pompe à chaleur à module thermoélectrique a été effectué dans le but de comprendre et prévoir son fonctionnement. Ainsi que de nous faire comprendre comment les lois de la thermodynamique ont pu être trouvées. Matériels et méthodes Matériel utilisé : Un module thermoélectrique mesurant 38x38x3,5 mm. Il est maintenu entre deux blocs d'aluminium qui lui fournissent une résistance mécanique et le logement des thermomètres pour les mesures de température. Un élément en alliage de nickel - chrome permet de chauffer la face externe du bloc d'aluminium de la paroi froide. [...]

[...] Les valeurs de θfroid, θchaud, Δθ on était relevé jusqu'à I = 7A . Attente de stabilisation du système pour chaque relevé de valeurs. Effet de Thomson : (On souhaite vérifier que l'inversion du courant I inverse les températures des jonctions.) Mise en mode inverse de l'interrupteur, relevé de différentes températures pour quelques valeurs de I. attente de stabilisation du système, puis inversion du sens du courant parcourant le module. Résultats Relevés de l'expérience illustrant l'effet Seebeck : Pouvoir thermoélectrique ε =de/dT ε = Δe/ΔT ε = (e3-e2) / ( Δθ3- Δθ2) ε = ( -0,12 - -18,1 - ) On obtient ε = 0.0043 0,05 mV/K Relevés de l'expérience illustrant l'effet Peltier: Relevés de l'expérience illustrant le phénomène de réversibilité: (Cette courbe n'est pas significative, car des erreurs ont été commises lors de l'expérience.) Calculs d'incertitudes : Δe = 0,01 mV ΔI = 0,5 A Δθf = 0,1°C Incertitude sur la puissance: P = U * I Soit P = ( U/U + I/I ) * P Incertitude sur les températures: Soit = c-f, donc d() = d(c)-d(f). [...]

[...] Un circuit électrique constitué de deux conducteurs de nature différente, relié par soudure lorsqu'il est parcouru par un courant dégage et reçoit de la chaleur au niveau de ses deux sources. Le but du TP était de prouver la réversibilité ainsi que de trouver les relations entre différence de température et différence de tension. Pour cela nous avons utilisé deux thermomètres reliés chacun à un conducteur. Nous avons ensuite fourni un courant continu au système. Puis stabilisé l'ampérage, et une fois le système stable, on a basculé d'un mode à l'autre. On observe alors que le système passe de réfrigérateur à pompe à chaleur. [...]