Expérience de Peltier :
Faisons traverser par un courant une pile thermoélectrique (Bismuth-antimoine) telle qu’on les trouve dans les laboratoires. Si nous supprimons brusquement le courant et intercalons la pile dans le circuit d’un galvanomètre, nous constatons, dans le galvanomètre, un courant dû à une force électromotrice de sens tel qu’elle s’oppose au passage du courant primitif. Donc ce courant chauffe un des groupes de soudures et refroidit l’autre. Plus exactement, l’un des groupes a été plus échauffé qu’il ne devait l’être.
Mais les différences de températures produites par « effet Peltier » entre les soudures chaude et froide d’un couple thermoélectrique furent, à l’origine, trop faibles pour que l’on puisse en envisager une application pratique. Car, si « l’effet Peltier» est un phénomène réversible, deux autres phénomènes irréversibles viennent se superposer à lui et réduisent la différence des températures entre soudure chaude et soudure froide. Ce sont
a) la chaleur dégagée par effet Joule par le courant électrique en fonction de la résistance du circuit;
b) la conduction de chaleur de la soudure chaude vers la soudure froide dans les matériaux formant le thermocouple.
Altenkirch, en 1911, fut le premier à envisager une application pratique de I’ « effet Peltier» pour la production de froid.
Il donna une explication théorique du problème à résoudre et il définit Tes propriétés physiques que doivent posséder les matériaux utilisés comme thermocouples
c) Puissance thermoélectrique élevée;
d) Résistivité électrique aussi faible que possible;
e) Conduction thermique peu élevée.
Ces trois facteurs déterminent en fin de compte l’abaissement de température et permettent d’envisager la rentabilité d’un tel système.
Les métaux purs ne se prêtent pas à une utilisation comme thermo couples car ils ont un pouvoir thermoélectrique faible et le rapport entre leurs conductibilités, thermique et électrique, est constant.
Mais entre les métaux qui sont bons conducteurs et les isolants, mauvais conducteurs, on dispose de matériaux semi-conducteurs dont les conductibilités thermique et électrique se situent entre les métaux et les isolants et ce sont ces matériaux qui font l’objet de continuelles recherches. La physique des semi-conducteurs s’est d’ailleurs grandement développée et s’améliore sans cesse.
Différents corps parmi lesquels Bismuth, Germanium, Tellurium, antimoine, plomb, étain, etc., ont été expérimentés en combinaisons diverses afin d’obtenir des semi-conducteurs possédant, au maximum, les propriétés thermoélectriques.
Pendant plusieurs années on a pensé que la présence d’impuretés dans les semi-conducteurs améliorait leur qualité; la technique actuelle consiste à fournir des combinaisons pures ou avec faible apport d’impuretés.
Examinons maintenant les étapes successives accomplies par les chercheurs.
1949. Justi recommandait l’utilisation des semi-conducteurs.
1950. Des recherches commençaient en ce sens à l’Académie des sciences de Leningrad.
1953. Cette académie construisait son premier modèle d’armoire avec compartiment froid de 10 litres. La chaleur dégagée aux soudures chaudes était dissipée à l’aide d’eau fraîche.
1954. La General Electric Co àWembley réalisait un dispositif thermocouple en utilisant du bismuth pur comme branche positive et du Tellurate de Bismuth comme branche négative.
Pour une température de + 12°C à la source chaude on obtint— 14°C à la source froide.
La chaleur dégagée à la source chaude était évacuée par de l’eau.
1954. La Radio Corporation of America réalisait une armoire dont le compartiment à refroidir avait une capacité de 8 litres et comportait un petit récipient de 6 cm pour congeler de l’eau.
1955. — L’Académie des sciences de Leningrad construisait une armoire de 55 litres. Les thermo batteries étaient constituées par des thermocouples à 2 étages. Chacune des 4 batteries comprenait 24 thermocouples à l’étage basse température et 60 thermocouples à l’étage haute température.
Le radiateur à l’intérieur de l’armoire avait une surface de 1,44 m°, I était en aluminium.
Le radiateur (en cuivre) à l’extérieur, avait une surface de 3,8 m° — Pas d’indication sur les résultats obtenus.
1956. — Un troisième modèle d’une capacité de 40 litres, équipé de
-thermocouples du même type à deux étages fut construit.
Températures relevées-5 °C à la base du radiateur froid-2 °C dans le bas de la cuve et 0°C au milieu de la cuve. La température extérieure était de + 22°C.
La consommation du courant continu était de 75 watts à la mise en fonctionnement et 55 watts en régime permanent. Dans le cas d’utilisation du courant alternatif du réseau par l’intermédiaire de redresseurs
-au germanium, la consommation était de 70 watts.
La composition des thermocouples n’a pas été révélée.
En France, et à peu près à la même date, le département de recherches Physico-chimiques de la Générale de T.S.F., à Puteaux, commençait la fabrication d’un petit générateur de froid par « effet Peltier », destiné au conditionnement de l’air dans les voitures automobiles. Rien n’a été publié quant aux résultats obtenus.
Enfin, au début de l’année 1960, la General Electric C° àWembley
-annonçait la mise au point d’un coffret réfrigérant d’une capacité utile de 28 dm fonctionnant par thermocouples et pouvant être considéré tomme l’une des premières applications commerciales de la réfrigération thermoélectrique. L’abaissement de température dans l’enceinte calorifugée est de l’ordre de 30°C. Les thermocouples à semi-conducteurs ont été mis au point par cette firme chaque élément consomme environ 1/4 de watt et absorbe entre 5 et 10 ampères sous quelques centièmes de volts.
D’Amérique on annonce également la constitution de petits conditionneurs d’air. Si nous opposons ces deux faits aux rapports présentés en Août 1959 au Congrès international du Froid à Copenhague, dans lesquels on affirmait que la technique de réfrigération par effet Peltier n’était encore qu’à ses débuts, on peut dire que l’idée suit son chemin.
L’opiniâtreté dont font preuve les chercheurs et la réputation attachée à leur nom font penser que la réussite n’est peut-être pas très éloignée. Sans prétendre que les appareils de ce genre remplaceront nos unités hermétiques, il y a place pour eux pour des applications spéciales : conditionnement de l’air de faible puissance par exemple.

Date de création : 09/07/2006 @ 04:05
Dernière modification : 09/07/2006 @ 04:05
Catégorie : Expérience
Page lue 1641 fois

 Prévisualiser la page      Imprimer la page