Este documento presenta información sobre módulos termoeléctricos o enfriadores Peltier. Explica que estos dispositivos funcionan como pequeñas bombas de calor que pueden usar una baja tensión DC para mover calor de un lado a otro del módulo, enfriando una cara y calentando la otra. También compara su funcionamiento con refrigeradores mecánicos tradicionales y discute los principios básicos subyacentes como el efecto Peltier y Seebeck. Finalmente, analiza los materiales termoeléctric
Este documento describe el efecto termoeléctrico, que es la conversión directa de una diferencia de temperatura en voltaje eléctrico y viceversa. El efecto termoeléctrico se produce a escala atómica cuando un gradiente de temperatura causa que los portadores de carga se difundan desde el lado caliente al frío, creando una corriente inducida térmicamente. Este efecto puede usarse para generar electricidad, medir temperatura, enfriar u objetos o calentarlos.
Guía 2. calor estacionario unidimensional, por resistencias térmicasFrancisco Vargas
Este documento trata sobre la transferencia de calor por conducción y convección. Explica conceptos como resistencia térmica y cómo se calcula para paredes compuestas, cilindros y esferas. También presenta analogías entre circuitos eléctricos y térmicos, y cómo calcular la pérdida de calor a través de materiales usando resistencias térmicas. Finalmente, incluye ejemplos numéricos de cálculos de resistencia térmica y pérdida de calor para tuberías y esferas.
Este documento resume varios teoremas importantes de circuitos eléctricos como los teoremas de Thevenin, Norton y Millman, el principio de superposición, teoremas de reciprocidad y máxima transferencia de potencia. Explica conceptos como pasivado de fuentes, transformación estrella-triángulo y comportamiento energético de circuitos.
El documento describe los conceptos básicos de la termodinámica, incluyendo:
1) Las variables termodinámicas macroscópicas como volumen, presión y temperatura que describen el estado de un sistema.
2) La diferencia entre descripciones microscópicas y macroscópicas de un sistema.
3) La ley cero de la termodinámica, la cual establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, los dos sistemas también estarán en equilibrio entre sí.
El documento describe el método de Clement y Desormes para determinar el coeficiente adiabático (γ) del aire. Se comprime el aire adiabáticamente de 5 a 7 cm y se miden las temperaturas y presiones iniciales y finales. Luego se expande el aire adiabáticamente y se vuelven a medir las temperaturas y presiones para verificar que el botellón regresa a su temperatura inicial. Este procedimiento se repite varias veces para determinar γ.
1. La distribución de temperatura en una pared se determina resolviendo la ecuación de calor con las condiciones de frontera apropiadas.
2. Para condiciones de estado estable sin fuente o sumidero de energía dentro de la pared, la forma apropiada de la ecuación de calor es para la conducción unidimensional.
3. Bajo estas condiciones, el flujo de calor es constante e independiente de la posición a lo largo de la pared.
1) La conductividad térmica de los gases aumenta con la temperatura y la presión. Aumentando la temperatura a bajas presiones resulta en una mayor conductividad térmica, pero a altas presiones este efecto es contrario.
2) Existen varios métodos para predecir la conductividad térmica de gases puros y mezclas de gases a diferentes presiones y temperaturas, como los métodos de Cheng, Ely y Hanley, y correlaciones basadas en propiedades como la densidad y compresibilidad crítica.
3) La conductividad
Este documento describe las propiedades térmicas de los materiales como la capacidad calórica, expansión térmica, conductividad térmica y esfuerzos térmicos. La capacidad calórica de un material depende de su habilidad para absorber calor y aumentar su temperatura. La mayoría de sólidos se expanden cuando se calientan debido al incremento en la distancia promedio entre átomos. La conductividad térmica depende de la habilidad de un material para transferir calor a través de vibraciones de la red o electrones libres
Este documento describe el efecto termoeléctrico, que es la conversión directa de una diferencia de temperatura en voltaje eléctrico y viceversa. El efecto termoeléctrico se produce a escala atómica cuando un gradiente de temperatura causa que los portadores de carga se difundan desde el lado caliente al frío, creando una corriente inducida térmicamente. Este efecto puede usarse para generar electricidad, medir temperatura, enfriar u objetos o calentarlos.
Guía 2. calor estacionario unidimensional, por resistencias térmicasFrancisco Vargas
Este documento trata sobre la transferencia de calor por conducción y convección. Explica conceptos como resistencia térmica y cómo se calcula para paredes compuestas, cilindros y esferas. También presenta analogías entre circuitos eléctricos y térmicos, y cómo calcular la pérdida de calor a través de materiales usando resistencias térmicas. Finalmente, incluye ejemplos numéricos de cálculos de resistencia térmica y pérdida de calor para tuberías y esferas.
Este documento resume varios teoremas importantes de circuitos eléctricos como los teoremas de Thevenin, Norton y Millman, el principio de superposición, teoremas de reciprocidad y máxima transferencia de potencia. Explica conceptos como pasivado de fuentes, transformación estrella-triángulo y comportamiento energético de circuitos.
El documento describe los conceptos básicos de la termodinámica, incluyendo:
1) Las variables termodinámicas macroscópicas como volumen, presión y temperatura que describen el estado de un sistema.
2) La diferencia entre descripciones microscópicas y macroscópicas de un sistema.
3) La ley cero de la termodinámica, la cual establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, los dos sistemas también estarán en equilibrio entre sí.
El documento describe el método de Clement y Desormes para determinar el coeficiente adiabático (γ) del aire. Se comprime el aire adiabáticamente de 5 a 7 cm y se miden las temperaturas y presiones iniciales y finales. Luego se expande el aire adiabáticamente y se vuelven a medir las temperaturas y presiones para verificar que el botellón regresa a su temperatura inicial. Este procedimiento se repite varias veces para determinar γ.
1. La distribución de temperatura en una pared se determina resolviendo la ecuación de calor con las condiciones de frontera apropiadas.
2. Para condiciones de estado estable sin fuente o sumidero de energía dentro de la pared, la forma apropiada de la ecuación de calor es para la conducción unidimensional.
3. Bajo estas condiciones, el flujo de calor es constante e independiente de la posición a lo largo de la pared.
1) La conductividad térmica de los gases aumenta con la temperatura y la presión. Aumentando la temperatura a bajas presiones resulta en una mayor conductividad térmica, pero a altas presiones este efecto es contrario.
2) Existen varios métodos para predecir la conductividad térmica de gases puros y mezclas de gases a diferentes presiones y temperaturas, como los métodos de Cheng, Ely y Hanley, y correlaciones basadas en propiedades como la densidad y compresibilidad crítica.
3) La conductividad
Este documento describe las propiedades térmicas de los materiales como la capacidad calórica, expansión térmica, conductividad térmica y esfuerzos térmicos. La capacidad calórica de un material depende de su habilidad para absorber calor y aumentar su temperatura. La mayoría de sólidos se expanden cuando se calientan debido al incremento en la distancia promedio entre átomos. La conductividad térmica depende de la habilidad de un material para transferir calor a través de vibraciones de la red o electrones libres
Este documento trata sobre los procesos de transferencia de calor. Explica los conceptos básicos de energía, calor y temperatura, y describe los tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Luego, introduce la ley de Fourier sobre el flujo de calor a través de sólidos, y analiza en detalle el proceso de conducción, incluyendo la conductividad térmica y ecuaciones para calcular el flujo de calor en paredes, cilindros y esferas.
La unidad trata sobre la transferencia de energía a través del trabajo y el calor. Explica que la energía puede transferirse a un sistema cerrado a través del calor, causado por diferencias de temperatura, o a través del trabajo, causado por fuerzas actuando sobre distancias. Luego discute los modos de transferencia de calor por conducción, convección y radiación, y las diferentes formas de trabajo como el trabajo de frontera asociado con la expansión y compresión de sustancias.
Este documento presenta una serie de problemas de transferencia de calor relacionados con diferentes temas como conducción unidimensional y bidimensional, convección forzada y natural, radiación e intercambio térmico. Incluye 10 problemas de muestra con sus respectivas soluciones para que sirvan como ejemplo y guía de resolución de otros problemas similares. El documento proporciona una introducción breve a cada tema y contiene tablas con propiedades termofísicas de diferentes materiales para facilitar los cálculos requeridos.
Tarea 9. transferencia de calor en sistemas con aletas(1)Andrea Rodríguez
El documento presenta 4 ejercicios sobre transferencia de calor en sistemas con aletas: 1) Calcular la transferencia de calor de un calentador de aire con aletas. 2) Determinar temperaturas en la pared y aletas de un cilindro enfriado por aire. 3) Calcular la transferencia de calor a agua de tubos con aletas calentados por gases. 4) Evaluar temperaturas en una varilla con generación interna de calor usando una estrella conductor.
La primera ley de la termodinámica expresa el balance energético de los sistemas termodinámicos. Para aplicar esta ley se requieren mediciones de calores específicos y molares, los cuales dependen del proceso de calentamiento o enfriamiento del sistema. Este capítulo estudia la aplicación de la primera ley a los gases ideales, determinando sus capacidades caloríficas a volumen y presión constantes usando herramientas matemáticas como la derivada. También presenta ejemplos numéricos resolviendo problemas relacionados al cal
Este documento trata sobre la transferencia de calor y sus aplicaciones en procesos de ingeniería. Explica los tres mecanismos por los cuales el calor puede fluir: conducción, convección y radiación. Describe la conducción como el flujo de calor a través de un material sin movimiento observable de materia, la convección como el transporte de calor por un fluido en movimiento, y la radiación como la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas. El documento también cubre las leyes que rigen estos procesos y sus usos en
El documento introduce los conceptos básicos de la transferencia de calor. Explica que la transferencia de calor ocurre debido a diferencias de temperatura y puede ocurrir a través de conducción, convección o radiación. Describe brevemente cada uno de estos mecanismos y presenta ecuaciones que rigen la transferencia de calor por conducción, como la ecuación de Fourier.
Este documento presenta información sobre transferencia de calor y masa. Incluye definiciones de la ley de enfriamiento de Newton, el número de Nusselt, el esfuerzo cortante superficial, los números de Prandtl y Reynolds, y ecuaciones para la transferencia de calor y cantidad de movimiento en flujo turbulento y la conservación de la masa. También presenta un problema de transferencia de calor unidimensional sobre una papa cocinada en un horno.
Este documento trata sobre la termodinámica y la primera ley de la termodinámica. Explica conceptos como sistema, ambiente, calor, trabajo, energía interna y capacidad calorífica. También define unidades de calor como la caloría y discute la equivalencia entre calor y energía mecánica establecida por James Joule. Finalmente, proporciona valores de calor específico para varios materiales.
Calor y primera ley de la termodinamica segundo viajeoskar205064523
1) El documento discute la primera ley de la termodinámica y la distinción entre calor, energía térmica y energía interna. 2) Explica que los experimentos de James Joule en el siglo 19 demostraron que la energía puede transferirse entre sistemas como calor o trabajo, estableciendo la ley de conservación de la energía. 3) Define las unidades de calor como caloría y BTU en función de la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de agua, y ahora se usa más comúnmente el joule.
Este documento presenta conceptos clave de la termodinámica. Explica que la termodinámica estudia las relaciones de energía que involucran calor, trabajo mecánico y otros aspectos de energía y transferencia de calor. Luego, describe cuatro procesos termodinámicos fundamentales (isocórico, isobárico, isotérmico y adiabático) y aplica la primera ley de la termodinámica a ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
El documento describe los tres métodos de transmisión del calor: conducción, convección y radiación. La conducción ocurre en sólidos a través de vibraciones moleculares. La convección ocurre en fluidos a través del movimiento de la materia. La radiación ocurre a través de ondas electromagnéticas y no requiere un medio. El documento también explica cómo calcular la transmisión del calor a través de un muro usando las tres formas.
Este documento presenta conceptos clave de termodinámica. Explica que la termodinámica estudia las relaciones de energía que involucran calor, trabajo mecánico y otros aspectos de transferencia de energía. Describe cuatro procesos termodinámicos importantes (isocórico, isobárico, isotérmico y adiabático) y aplica las leyes de la termodinámica a ejemplos de cada proceso.
El documento describe tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción ocurre a través de la materia por choques entre moléculas, transfiriendo calor de las zonas más calientes a las más frías. La conducción se rige por la ley de Fourier. Los mejores conductores son los metales mientras que el aire es un mal conductor.
Un módulo termoelétrico o enfriador peltierAlison Machado
1. Los módulos termoeléctricos o enfriadores Peltier funcionan como pequeñas bombas de calor, transfiriendo calor de un lado a otro del módulo cuando se aplica una corriente eléctrica. Un lado se enfría mientras que el otro se calienta, y el proceso es reversible cambiando la polaridad de la corriente.
2. Los módulos termoeléctricos y los refrigeradores mecánicos siguen la misma ley termodinámica, pero los módulos termoel
Sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de refrigeración.Hugo Again
El presente trabajo titulado sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de refrigeración, se realiza buscando responder a la pregunta ¿Es necesario que un sistema de refrigeración sea tan complicado? ¿Será factible lograr el mismo efecto de una manera más directa? ; Estas preguntas se orientan a lograr el objetivo de recopilar y comparar información de sistemas termoeléctricos de refrigeración y generación de potencia de los efectos de Peltier, el efecto de Seebaecky efecto Thomson.
Sistemas termoelectricos de generacion de potencia y refrigeracionHugo Again
El presente trabajo titulado sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de refrigeración, se realiza buscando responder a la pregunta ¿Es necesario que un sistema de refrigeración sea tan complicado? ¿Será factible lograr el mismo efecto de una manera más directa? ; Estas preguntas se orientan a lograr el objetivo de recopilar y comparar información de sistemas termoeléctricos de refrigeración y generación de potencia de los efectos de Peltier, el efecto de Seebaecky efecto Thomson.
Este documento describe los conceptos fundamentales de la conducción estacionaria unidimensional de calor. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de sistemas planos, cilíndricos y esféricos de una o más capas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los métodos.
Este documento trata sobre la transferencia de calor por conducción en sistemas unidimensionales. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de placas planas, paredes multicapas, cilindros y esferas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los cálculos.
El documento describe tres efectos termoeléctricos: el efecto Seebeck, el efecto Peltier y el efecto Thomson. El efecto Seebeck convierte diferencias de temperatura directamente en electricidad. El efecto Peltier hace lo opuesto, creando una diferencia de temperatura a partir de un voltaje eléctrico. El efecto Thomson describe el calentamiento o enfriamiento de un conductor con un gradiente de temperatura cuando pasa una corriente eléctrica.
El documento describe los diferentes mecanismos de transferencia de calor, incluyendo la conducción, convección y radiación. Explica que la conducción ocurre a través de la materia por choques entre moléculas, la convección ocurre por movimiento de masas de fluidos, y la radiación ocurre a través de ondas electromagnéticas. También proporciona ecuaciones para calcular la tasa de transferencia de calor para cada mecanismo y ejemplos numéricos.
Este documento trata sobre los procesos de transferencia de calor. Explica los conceptos básicos de energía, calor y temperatura, y describe los tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Luego, introduce la ley de Fourier sobre el flujo de calor a través de sólidos, y analiza en detalle el proceso de conducción, incluyendo la conductividad térmica y ecuaciones para calcular el flujo de calor en paredes, cilindros y esferas.
La unidad trata sobre la transferencia de energía a través del trabajo y el calor. Explica que la energía puede transferirse a un sistema cerrado a través del calor, causado por diferencias de temperatura, o a través del trabajo, causado por fuerzas actuando sobre distancias. Luego discute los modos de transferencia de calor por conducción, convección y radiación, y las diferentes formas de trabajo como el trabajo de frontera asociado con la expansión y compresión de sustancias.
Este documento presenta una serie de problemas de transferencia de calor relacionados con diferentes temas como conducción unidimensional y bidimensional, convección forzada y natural, radiación e intercambio térmico. Incluye 10 problemas de muestra con sus respectivas soluciones para que sirvan como ejemplo y guía de resolución de otros problemas similares. El documento proporciona una introducción breve a cada tema y contiene tablas con propiedades termofísicas de diferentes materiales para facilitar los cálculos requeridos.
Tarea 9. transferencia de calor en sistemas con aletas(1)Andrea Rodríguez
El documento presenta 4 ejercicios sobre transferencia de calor en sistemas con aletas: 1) Calcular la transferencia de calor de un calentador de aire con aletas. 2) Determinar temperaturas en la pared y aletas de un cilindro enfriado por aire. 3) Calcular la transferencia de calor a agua de tubos con aletas calentados por gases. 4) Evaluar temperaturas en una varilla con generación interna de calor usando una estrella conductor.
La primera ley de la termodinámica expresa el balance energético de los sistemas termodinámicos. Para aplicar esta ley se requieren mediciones de calores específicos y molares, los cuales dependen del proceso de calentamiento o enfriamiento del sistema. Este capítulo estudia la aplicación de la primera ley a los gases ideales, determinando sus capacidades caloríficas a volumen y presión constantes usando herramientas matemáticas como la derivada. También presenta ejemplos numéricos resolviendo problemas relacionados al cal
Este documento trata sobre la transferencia de calor y sus aplicaciones en procesos de ingeniería. Explica los tres mecanismos por los cuales el calor puede fluir: conducción, convección y radiación. Describe la conducción como el flujo de calor a través de un material sin movimiento observable de materia, la convección como el transporte de calor por un fluido en movimiento, y la radiación como la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas. El documento también cubre las leyes que rigen estos procesos y sus usos en
El documento introduce los conceptos básicos de la transferencia de calor. Explica que la transferencia de calor ocurre debido a diferencias de temperatura y puede ocurrir a través de conducción, convección o radiación. Describe brevemente cada uno de estos mecanismos y presenta ecuaciones que rigen la transferencia de calor por conducción, como la ecuación de Fourier.
Este documento presenta información sobre transferencia de calor y masa. Incluye definiciones de la ley de enfriamiento de Newton, el número de Nusselt, el esfuerzo cortante superficial, los números de Prandtl y Reynolds, y ecuaciones para la transferencia de calor y cantidad de movimiento en flujo turbulento y la conservación de la masa. También presenta un problema de transferencia de calor unidimensional sobre una papa cocinada en un horno.
Este documento trata sobre la termodinámica y la primera ley de la termodinámica. Explica conceptos como sistema, ambiente, calor, trabajo, energía interna y capacidad calorífica. También define unidades de calor como la caloría y discute la equivalencia entre calor y energía mecánica establecida por James Joule. Finalmente, proporciona valores de calor específico para varios materiales.
Calor y primera ley de la termodinamica segundo viajeoskar205064523
1) El documento discute la primera ley de la termodinámica y la distinción entre calor, energía térmica y energía interna. 2) Explica que los experimentos de James Joule en el siglo 19 demostraron que la energía puede transferirse entre sistemas como calor o trabajo, estableciendo la ley de conservación de la energía. 3) Define las unidades de calor como caloría y BTU en función de la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de agua, y ahora se usa más comúnmente el joule.
Este documento presenta conceptos clave de la termodinámica. Explica que la termodinámica estudia las relaciones de energía que involucran calor, trabajo mecánico y otros aspectos de energía y transferencia de calor. Luego, describe cuatro procesos termodinámicos fundamentales (isocórico, isobárico, isotérmico y adiabático) y aplica la primera ley de la termodinámica a ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
El documento describe los tres métodos de transmisión del calor: conducción, convección y radiación. La conducción ocurre en sólidos a través de vibraciones moleculares. La convección ocurre en fluidos a través del movimiento de la materia. La radiación ocurre a través de ondas electromagnéticas y no requiere un medio. El documento también explica cómo calcular la transmisión del calor a través de un muro usando las tres formas.
Este documento presenta conceptos clave de termodinámica. Explica que la termodinámica estudia las relaciones de energía que involucran calor, trabajo mecánico y otros aspectos de transferencia de energía. Describe cuatro procesos termodinámicos importantes (isocórico, isobárico, isotérmico y adiabático) y aplica las leyes de la termodinámica a ejemplos de cada proceso.
El documento describe tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción ocurre a través de la materia por choques entre moléculas, transfiriendo calor de las zonas más calientes a las más frías. La conducción se rige por la ley de Fourier. Los mejores conductores son los metales mientras que el aire es un mal conductor.
Un módulo termoelétrico o enfriador peltierAlison Machado
1. Los módulos termoeléctricos o enfriadores Peltier funcionan como pequeñas bombas de calor, transfiriendo calor de un lado a otro del módulo cuando se aplica una corriente eléctrica. Un lado se enfría mientras que el otro se calienta, y el proceso es reversible cambiando la polaridad de la corriente.
2. Los módulos termoeléctricos y los refrigeradores mecánicos siguen la misma ley termodinámica, pero los módulos termoel
Sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de refrigeración.Hugo Again
El presente trabajo titulado sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de refrigeración, se realiza buscando responder a la pregunta ¿Es necesario que un sistema de refrigeración sea tan complicado? ¿Será factible lograr el mismo efecto de una manera más directa? ; Estas preguntas se orientan a lograr el objetivo de recopilar y comparar información de sistemas termoeléctricos de refrigeración y generación de potencia de los efectos de Peltier, el efecto de Seebaecky efecto Thomson.
Sistemas termoelectricos de generacion de potencia y refrigeracionHugo Again
El presente trabajo titulado sistemas termoeléctricos de generación de potencia y de refrigeración, se realiza buscando responder a la pregunta ¿Es necesario que un sistema de refrigeración sea tan complicado? ¿Será factible lograr el mismo efecto de una manera más directa? ; Estas preguntas se orientan a lograr el objetivo de recopilar y comparar información de sistemas termoeléctricos de refrigeración y generación de potencia de los efectos de Peltier, el efecto de Seebaecky efecto Thomson.
Este documento describe los conceptos fundamentales de la conducción estacionaria unidimensional de calor. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de sistemas planos, cilíndricos y esféricos de una o más capas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los métodos.
Este documento trata sobre la transferencia de calor por conducción en sistemas unidimensionales. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de placas planas, paredes multicapas, cilindros y esferas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los cálculos.
El documento describe tres efectos termoeléctricos: el efecto Seebeck, el efecto Peltier y el efecto Thomson. El efecto Seebeck convierte diferencias de temperatura directamente en electricidad. El efecto Peltier hace lo opuesto, creando una diferencia de temperatura a partir de un voltaje eléctrico. El efecto Thomson describe el calentamiento o enfriamiento de un conductor con un gradiente de temperatura cuando pasa una corriente eléctrica.
El documento describe los diferentes mecanismos de transferencia de calor, incluyendo la conducción, convección y radiación. Explica que la conducción ocurre a través de la materia por choques entre moléculas, la convección ocurre por movimiento de masas de fluidos, y la radiación ocurre a través de ondas electromagnéticas. También proporciona ecuaciones para calcular la tasa de transferencia de calor para cada mecanismo y ejemplos numéricos.
El documento describe los diferentes mecanismos de transferencia de calor, incluyendo la conducción, convección y radiación. Explica que la conducción ocurre a través de la materia por choques entre moléculas, la convección ocurre por movimiento de masas de fluidos, y la radiación ocurre a través de ondas electromagnéticas. También proporciona ecuaciones para calcular la tasa de transferencia de calor para cada mecanismo y ejemplos numéricos.
El documento describe los tres mecanismos principales de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción implica la transferencia de energía a través de la materia por choque molecular. La convección implica la transferencia de calor a través del movimiento de fluidos como gases y líquidos. La radiación implica la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas y puede ocurrir a través del vacío. El documento proporciona ejemplos y fórmulas para calcular la transferencia de calor a través de estos mecan
Mecanismos de transmisión de calor (conduccion, conveccion, radiacion)Luis Huanacuni
Este documento describe los tres principales mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción implica la transferencia de energía a través de la materia por contacto directo. La convección implica la transferencia de calor a través de fluidos en movimiento. La radiación implica la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas y puede ocurrir a través del vacío.
Mecanismos de transmisión de calor (conduccion, conveccion, radiacion)Edisson Cruz
Este documento describe los tres principales mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción implica la transferencia de energía a través de la materia por choques entre moléculas. La convección implica la circulación de fluidos como resultado de diferencias de densidad causadas por diferencias de temperatura. La radiación implica la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas emitidas por cuerpos debido a su temperatura.
Mecanismos de transmisión de calor (CONDUCCION, CONVECCION, RADIACION).pdfANDYANDIDARWINALFONS
Los tres mecanismos principales de transferencia de calor son la conducción, la convección y la radiación. La conducción implica la transferencia de energía a través de la materia por contacto directo. La convección implica la transferencia de calor a través del movimiento de fluidos como líquidos y gases. La radiación implica la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas y puede ocurrir a través del vacío.
Mecanismos de transmisión de calor (conduccion, conveccion, radiacion)Gilberto Mireles
Este documento describe los tres principales mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción implica la transferencia de energía a través de la materia por contacto directo. La convección implica la transferencia de calor a través de fluidos en movimiento. La radiación implica la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas y puede ocurrir a través del vacío.
Parte de la Mecánica de Fluidos, caracterización de los sistemas termodinámicos en equilibrio termodinámico. Cantidades físicas como la temperatura, la energía y la entropía.
El documento resume la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados. Explica que en estos sistemas la masa es fija y que la ley establece que la variación de la energía interna de un sistema cerrado es igual a la cantidad de calor absorbido menos el trabajo realizado. Adicionalmente, define calor, trabajo y diferentes tipos de transferencia de calor y trabajo como conducción, convección y radiación.
Este documento resume la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados. Explica que el calor es una forma de transferencia de energía térmica entre sistemas a diferentes temperaturas. También describe el trabajo como cualquier intercambio de energía que no sea térmico o debido al flujo de materia. Finalmente, establece que en sistemas cerrados la energía total se conserva.
Mecanismos básicos para la transferencia del calorFrancisco Vargas
Deducciones teóricas de los mecanismos de la transferencia de calor unidimencional. Sistemas termo-eléctricos, resistencias térmicas conductivas y convectivas, Problemas resueltos.
Guía teórico práctica de la transmisión del calor en sistemas unidimensionalesFrancisco Vargas
fundamentos teóricos y ejercicios modelos sobre el comportamiento de la trasmisión del calor estudiado a través de los tipos de calores y resistencias térmicas.
Este documento describe un montaje experimental simple para estudiar el efecto termoiónico utilizando una lámpara de dos filamentos. Se pueden determinar la ecuación de Richardson-Dushman, la ley de Child y observar las propiedades de rectificación eléctrica. Los resultados muestran que la potencia del filamento varía como T4 de acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann, y que la función de trabajo determinada a partir de la pendiente de Richardson-Dushman es de 3.86 V, cercana al valor esperado para el tungsteno. Ad
explicaciones ejemplos y ejercicios mas tarea de ecuaciones derivadas parcial...AnthonyAvilez3
1. El documento describe las derivadas parciales y su uso para expresar propiedades termodinámicas como la energía interna, la entalpía y la entropía en términos de propiedades más fáciles de medir como la temperatura y el volumen.
2. Explica que las expresiones se basan en el postulado de estado, el cual indica que el estado de una sustancia se especifica por dos propiedades intensivas independientes y todas las demás propiedades dependen de estas.
3. Usa la ecuación de Clapeyron
El documento presenta un anteproyecto para crear un sistema alternativo de energía eléctrica a partir del aprovechamiento de la energía calórica generada por las estufas durante la cocción de alimentos. El sistema utilizaría el efecto Seebeck para convertir el calor en energía eléctrica de bajo voltaje mediante termopares, cables conductores y un multiplicador conectado a un tomacorriente. El objetivo es reducir el consumo de energía convencional y su impacto ambiental. La metodología incluye observación, búsqueda de
El equipo trabajó esta semana en mejorar su blog y folder que estaban desorganizados, así como en mejorar los objetivos específicos y el marco teórico.
El equipo pensó en cómo transformar la energía calórica en energía eléctrica para llevarla a toda la casa. Se les ocurrió la idea de llevar la energía a un enchufe para que las personas que cocinan puedan utilizar artefactos como licuadoras y microondas.
El documento habla sobre buscar un material para cubrir un multímetro que irá dentro de una estufa para protegerlo, y también revisar si el multímetro necesita ser reemplazado debido a posibles defectos antes de usarlo.
Se descubrió un nuevo material llamado grafeno que es muy efectivo pero actualmente no es viable debido a que es caro y no se encuentra cerca. El grafeno es el material más efectivo descubierto hasta ahora, seguido del ferroniquel.
La semana pasada, el grupo visitó la Universidad de Antioquia para recibir asesoría sobre su proyecto de un profesor llamado Oscar Arnach. El profesor explicó más sobre el efecto Sebeck y dijo que su proyecto inicial de aplicar este efecto a una estufa parecía viable, pero el grupo decidió investigar más sobre el uso de celdas termoeléctricas y los materiales que las componen para determinar si podrían modificar algún componente para que conviertan calor en lugar de frío.
Actualizaron el blog y comenzaron a hacer el marco teórico para su proyecto, mientras continúan buscando los materiales necesarios. También recibieron asesoría esta semana para seguir actualizando el blog.
El documento habla sobre la búsqueda de materiales para celdas termoeléctricas y dispositivos para multiplicar la energía generada, pero hasta el momento no se ha conseguido nada.
Esta semana el equipo descubrió que habían estado confundiendo las funciones de las celdas termoeléctricas con los paneles termoeléctricos que usan líquidos como portadores de calor. Ahora deben decidir si eliminan las celdas y se enfocan solo en el efecto Seebeck o si modifican las celdas para cambiar su función.
El grupo discutió mucho sobre el tema de su proyecto esta semana, pero finalmente se pusieron de acuerdo en uno que les gustara a todos. Ya han recolectado varias fuentes bibliográficas sobre el tema elegido.
Esta semana definieron los objetivos y preguntas de investigación, y encontraron más información sobre celdas termoeléctricas, pero aún están indecisos sobre qué datos les serán útiles y no están seguros de si pueden soportar altas temperaturas.
El equipo se reunió esta semana para trabajar en un proyecto, encontraron celdas termoeléctricas que resisten altas temperaturas pero aún no saben cuánta energía térmica genera una estufa ni si el proyecto es viable, deben investigar más antes de poder continuar.
El documento hace preguntas sobre el aprendizaje colaborativo, incluyendo su definición, elementos que lo componen y cómo y dónde puede aplicarse. Pregunta sobre la diferencia entre aprendizaje colaborativo y cooperativo, y proporciona ejemplos de cómo y dónde se puede aprender de forma colaborativa como en la escuela, el trabajo y los deportes.
El documento se define como cualquier objeto que proporcione información independientemente de su forma física o propósito de creación. Los documentos no solo incluyen escritos impresos sino también planos, fotografías, cintas magnéticas y más que contienen información registrada. Los documentos pueden clasificarse según su soporte como documentos de papel, gráficos, de imagen, cintas u otros soportes como discos y sellos.
Este documento define un documento como cualquier objeto que proporcione información, independientemente de su forma física o propósito para el que fue creado. Explica que los documentos no solo incluyen escritos e impresos, sino también planos, fotografías, cintas magnéticas y más. Además, clasifica los documentos empresariales según su soporte, incluyendo documentos de papel, gráficos, de imagen, cintas, y otros como disquetes y CDs.
El grado 8°1 se preparaba para una salida escolar. Abordaron el bus y comenzaron el viaje. Los estudiantes del grado 8°1 se subieron al bus para iniciar su salida escolar.
El documento explica los pasos para enviar un correo electrónico en Gmail, incluyendo iniciar sesión o crear una cuenta, redactar el mensaje con el asunto y contenido, y adjuntar archivos o enlaces antes de enviar el correo.
El documento habla sobre la importancia de la privacidad y la seguridad en línea. Explica que los usuarios deben tomar medidas para proteger su información personal en Internet, como usar contraseñas seguras y actualizadas, y estar atentos al phishing. También recomienda configurar las preferencias de privacidad adecuadamente y pensar cuidadosamente antes de compartir datos personales.
Presentación Proyecto libreta Creativo Doodle Rosa (1).pdfPatriciaPiedra8
PLANTILLA DE PRESENTACION PARA MULTIUSOSS CANVA , ESTO LO HIZE CON EL FIN DE DESCARGAR UN DOCUMENTO GRATIS JAJAJAJAJA , AL FIN ES MUY BUENA LA PLANTILLA , SI QUIEREN USENLA , LA DESCARGUE DESDE CANVA , CANVA LO MEJOR DE LO MEJOR
EN DIN HAGANLO BIEM
Aquí tienes una descripción al azar de 500 palabras:
En el vasto horizonte del cosmos, donde las estrellas parpadean como joyas incrustadas en el manto celestial, se encuentra un universo lleno de misterios y maravillas. Desde los confines de las galaxias distantes hasta los rincones más oscuros de la imaginación humana, la exploración del cosmos nos lleva a un viaje sin fin de descubrimiento y asombro.
En este vasto universo, la Tierra, nuestro hogar, brilla como una esfera azul brillante suspendida en la inmensidad del espacio. Un mundo de una belleza incomparable, donde los océanos danzan con la luz del sol y los continentes están adornados con una diversidad de paisajes y formas de vida.
Los océanos, vastos y profundos, albergan una inmensa variedad de criaturas marinas, desde las criaturas más pequeñas e imperceptibles hasta los gigantes majestuosos de las profundidades. Los arrecifes de coral, con sus colores vibrantes y formas caprichosas, son como ciudades submarinas llenas de vida y actividad.
En tierra firme, los paisajes varían desde las vastas llanuras hasta las imponentes montañas, desde los densos bosques tropicales hasta los áridos desiertos. Cada rincón de la Tierra está habitado por una diversidad de formas de vida, desde las diminutas bacterias hasta los majestuosos elefantes y los ágiles leopardos.
Pero la belleza de la Tierra también está marcada por la fragilidad de su ecosistema. El cambio climático, la deforestación y la contaminación amenazan con perturbar el delicado equilibrio de la naturaleza, poniendo en peligro la vida en el planeta. Es responsabilidad de cada uno de nosotros proteger y preservar este precioso hogar que compartimos.
Mientras exploramos las maravillas de la Tierra, también miramos hacia el cielo en busca de respuestas a las preguntas más profundas sobre el universo. Desde los telescopios terrestres hasta los satélites en órbita, la humanidad ha desplegado una red de ojos en el cielo para desentrañar los secretos del cosmos.
Las estrellas, como faros en la oscuridad, nos guían a través del vasto océano cósmico, mientras que los planetas y las lunas nos ofrecen destellos de mundos distantes y paisajes extraterrestres. En los confines del sistema solar y más allá, los científicos buscan signos de vida más allá de la Tierra, preguntándose si estamos solos en el universo.
Pero incluso mientras miramos hacia las estrellas en busca de respuestas, recordamos que nuestro hogar, la Tierra, es un oasis de vida en un vasto y desolado desierto cósmico. Es aquí, en este pequeño rincón del universo, donde encontramos la belleza, la diversidad y la maravilla que nos inspiran a explorar y descubrir más sobre el mundo que nos rode
Enganchados nº1_Fanzine de verano de junio de 2024Miguel Ventayol
Número 1 del fanzine de creación Enganchados.
Escrito e ideado por Miguel G. Ventayol.
Poemas, textos breves, narrativa y crítica literaria.
He escrito el primer fanzine para este verano de 2024, con la intención de que tenga continuidad en el tiempo.
Con una serie de poemas surgidos de diversas plantillas de CANVA, porque me pareció divertido trabajar sobre esas imágenes; así como poemas y algunos textos.
Algunos de ellos de experiencias personales, otros inventados.
Recuerdos de discos como el de Supersubmarina, Eels o Los Planetas
ÍNDICE
copiar. página 4
una cala frente al mar. página 5
una plaza en verano. página 6
tierra. página 7
échate unas risas, primo. página 8
palabras son solo palabras, a fin de cuentas. página 9
gírate. página 10
enganchados. páginas 11-13
luis, celine y la chica de ojos Bowie. páginas 14-15
crítica literaria. páginas 16-18
párate y mira. página 19
aniversario de super 8. página 20-22
échate unas risas, primo 2. página 23
FIN. página 24
-La adhesión entre los espermatozoides y las membranas plasmáticas de las células oviductales está asegurada por moléculas expuestas en la superficie rostral de los espermatozoides y capaces de unir carbohidratos en la superficie de las células oviductuales especifica para cada especie
-La adhesión entre los espermatozoides y las membranas plasmáticas de las células oviductales está asegurada por moléculas expuestas en la superficie rostral de los espermatozoides y capaces de unir carbohidratos en la superficie de las células oviductuales especifica para cada especie.
-Unas horas antes de la ovulación, los espermatozoides unidos comienzan a liberarse y progresan hacia la unión ampular/ístmica, donde el ovocito ovulado se detendrá para la fertilización.
Objetivo
-Revisar el conocimiento disponible sobre las moléculas involucradas en la selección, almacenamiento y liberación de espermatozoides del reservorio oviductal.
Este proyecto se enfoca en las artesanías y el arte de la región del Departamento de Nariño. ArtNariño es una iniciativa que busca crear una plataforma, donde los artesanos y artistas locales puedan publicar, explicar y vender sus obras, facilitando la conexión entre creadores y compradores según sus preferencias.
1. Trabajo final de física del sólido
1.
2.
3. Principios básicos
4. Aplicaciones
5. Cualidades específicas
6. Componentes estructurales
7. Selección de un TE
8. Confiabilidad
9. Referencias
1. Un módulo termoelétrico o enfriador Peltier (TE) es un componente electrónico basado en un semiconductor que
funciona como una pequeña bomba de calor. Aplicándole una baja tensión DC, el calor será movido a través del
módulo de un lado al otro, es decir, una cara del módulo será enfriada mientras que la otra será calentada
simultáneamente. Es importante destacar que este fenómeno es reversible, cambiándole la polaridad de la fuente.
Como consecuencia, un TE puede usarse para calentar o enfriar, con una gran precisión en la temperatura deseada.
Los TE y los refrigeradoresmecánicos están gobernadospor la misma ley termodinámica. En un refrigerador mecánico,
el compresor genera la presión en un líquido refrigerante y la hace circular a través del sistema. En el evaporador o
"freezer" elrefrigerante hierve absorbiendo energía delmedio, causando enfriamiento. El calor absorbido en el freezer
es movido al condensador en el cualel líquido se condensa, liberando la energía que había absorbido en el freezer. En
un TE, un semiconductor dopado, esencialmente toma el lugar del líquido refrigerante, elcondensador es remplazado
por un disipador de calor, y el compresor por una fuente DC.
1.
2. El efectotermoeléctrico[1]
2. Introducción
En 1834, Jean Peltier, un relojero francés y científico aficionado, descubrió que el pasaje de una corriente eléctrica I a
través de una juntura A de dos conductores similares X e Y en una cierta dirección produce enfriamiento, Tc. Hay un
calentamiento, Th , muy distinto al efecto Joule, cuando la corriente pasa por la juntura B, como se puede ver en la Figura 1-
1.
Figura 1-1. Circuito efecto Peltier
Los experimentos de Peltier fueron seguidos a los de Thomas Seebeck, quien en 1821 descubrió que
una fuerza electromotriz V0 puede ser producida por elcalentamiento a una temperatura Th de una juntura B entre
dos metales, X e Y. Se puede apreciar en la Figura 1-2.
Figura 1-2. Circuito efecto Seebeck
Cabe destacar que William Thompson (más tarde Lord Kelvin) en 1855, derivo una relación entre los efectos anteriormente
citados con argumentos termodinámicos.
2. Supongamos primero que una diferencia de temperatura ΔT = Th – Tc es establecido entre los puntos B y A visto en la
Figura 1-2, entonces una fuerza electromotriz V0 es desarrollada entre T1 y T2. El coeficiente Seebeck,
o poder termoeléctrico, es definido de la siguiente manera
(1.1)
Ahora supongamos que las junturas son llevadas a la misma temperatura e, insertando una batería entre T1 y T2, una
corriente I se hace fluir por el circuito como se ve en la Figura 1-1. Si el resultado es una velocidad de calentamiento Qh en
la juntura B, entonces tiene que ser enfriado a la misma velocidad Qc en la otra juntura A. El coeficiente de Peltier es
(1.2)
Definiendo el coeficiente Thompson t para uno de los conductores, se supone que, en adición a la corriente I, hay un
gradiente de temperatura dT/dx que induce a una velocidad de calentamiento o enfriamiento dQ/dx por unidad de longitud.
Entonces
(1.3)
Thompson obtuvo las dos ecuaciones, que conecta los tres coeficientes termoeléctricosaplicando la primera y la segunda
ley de la termodinámica en un simple circuito termoeléctrico, asumiendo que es un sistema reversible. La validez de esta
aproximación es cuestionable, pues el fenómeno termoeléctrico está siempre acompañado por el efecto Joule que es
irreversible. Sin embargo, la aplicación más razonable de la teoría de la termodinámica irreversible es en este caso la
siguiente relación
(1.4)
y
(1.5)
La ecuación (1.4) es de particular importancia en refrigeración termoeléctrica pues la velocidad de enfriamiento puede ser
expresado en términos del coeficiente Seebeck, en el cual es más fácilde medir que el coeficiente Peltier.
Mientras que el coeficiente Thompson ha sido definido para un conductor, los coeficientes Seebecky Peltier se refieren a
una juntura entre dos materiales. Sería más conveniente siuno pudiera asignar coeficientes Seebecky Peltier absolutos a y
p para cada material, con los coeficientes de juntura dados por a X - a Y y p X - p Y. Entonces, si asumimos esto la
ecuación (1.5) puede ser rescrita de la siguiente forma
(1.5a)
para un conductor. Ecuación (1.4) puede ser también rescrita para un conductor en términos de coeficientes absolutos
(1.4a)
Es fácilver que cuantitativamente un buen material termoeléctrico debe tener un alto coeficiente Seebeck, una alta
conductividad eléctrica para minimizar el efecto Joule, y una baja conductividad térmica para reducir el calor transferido
entre el origen del calor y el disipador. Lo que llamó la atención es que los semiconductores tienen un coeficiente Seebeck
mucho mayor que los metales.
1.2. Teoría de la refrigeracióntermoeléctrica[1]
Es bien conocido que las propiedades de los semiconductores son generalmente muy dependientes de la temperatura. Es
entonces esencialque esos factores sean tomados en cuenta en un coeficiente de perfomance (COP). Sin embargo, para el
propósito de tener un criterio en la selección de materiales, es suficiente usar un modelo simple que asuma que los
parámetros relevantes sean independientes de la temperatura.
La Figura 1-3. muestra una simple termocupla, cada rama con los parámetros a 1, s 1, k 1 y a 2, s 2 y k 2, respectivamente,
donde a es el coeficiente Seebeckabsoluto, s la conductividad eléctrica, y k la conductividad térmica. Dichas ramas tienen
áreas transversales constantes A1 y A2 con un largo l1 y l2. Están unidos por un material que tiene resistencia eléctrica
cero donde está la juntura fría, "heat source". La temperaturas del heat source y deldisipador son Tc y Th, respectivamente.
Asumimos que no hay calor trasferido desde o hacia los alrededores que no sea en el heat source o en el disipador.
3. Figura 1-3. Simple refrigerador termoeléctrico
Calcularemos el COP para una dada diferencia de temperatura entre la juntura fría y la caliente. El COP está definido como
la relación entre la velocidad de enfriamiento en el heat source y la energía eléctrica.
La potencia de bombeo de calor en uno de los conductores i(i = 1 o 2) a una distancia x del heat source está dada por
(1.6)
donde T es la temperatura absoluta en el plano sobre x y la potencia Peltier ha sido expresada como a iIT usando la
ecuación (1.4). El flujo de energía debido al efecto Joule está dado por
(1.7)
La ecuación anterior puede ser resuelta con las condiciones de borde (T = Tc)x=0 y (T = Th)x=l. Entonces
(1.8)
La potencia de enfriamiento Qc en el heat source es la suma de las contribuciones Q1 y Q2 a x = 0. Recordando que el flujo
de corriente es en dirección opuesta en cada una de las ramas (asumimos a 2 > a 1),
(1.9)
donde
es la resistencia eléctrica totalde las ramas en serie y
es la conductividad térmica total de las ramas en paralelo. Es notable ver que la energía perdida en la juntura fría es la
suma de la conductividad térmica entre las dos junturas y la mitad del efecto Joule.
La potencia eléctrica en una rama esta dada por
Entonces para ambas ramas
(1.10)
El coeficiente de perfomance f igual a Qc/w es hallado desde las ecuaciones (1.9) y (1.10)
(1.11)
Hay dos valores para la corriente eléctrica que tienen particular interés. Una de esas, If , pertenece almáximo COP f max
para una dada diferencia de temperatura. Esa corriente es hallada haciendo df /dI igual a cero, dando
4. (1.12)
donde
y TM es la temperatura media, (Th + Tc)/2. El COP está dado por
(1.13)
La corriente eléctrica Iq para una máxima potencia de enfriamiento es obtenida haciendo dQc/dI igual a cero. Entonces se
halla
(1.14)
y su correspondiente COP es
(1.15)
Más claramente, si la juntura fría es removida, el COP cae a cero, y la diferencia de temperatura asciende hasta
(1.16)
Como la cantidad y controla la máxima diferencia de temperatura según la ecuación (1.16) y el COP para cualquier pequeña
diferencia de temperatura, es llamada figura de mérito. Como lo que se pretende es que y tenga el valor lo más alto posible,
RK debería tener un mínimo valor. Esto sucede cuando
(1.17)
Cuando la ecuación (1.17) es satisfecha, la figura de mérito está dada por
(1.18)
A temperatura ambiente, se puede asumir que
(1.19)
con
(1.20)
1.3. Fundamentos microscópicos de los parámetros termoeléctricos[1]
La velocidad en el cual la función de distribución de los electrones cambia debido a los procesos de dispersión o
"scattering", es decir, por la colisiones entre los electrones y los fonones (partícula asociada a la cuantificación de los modos
de vibraciones de la red, muy dependiente de la temperatura) y entre los electrones y los defectos de la red, está dado por
la ecuación de Boltzmann. En el estadoestacionario,
(1.21)
donde f0 es la función de distribución de Fermi-Dirac no perturbada, , que da la probabilidad de que
un estado a una energía E y temperatura T contenga un electrón, y siendo z la energía de Fermi, f es la función de
5. distribución perturbada, t es el tiempo de relajación entre colisiones, y k y r son los vectores de onda y posición de los
electrones, respectivamente.
Si se asume que f – f0 << f0, podemos reemplazar f por fo en el lado derecho de la ecuación (1.21). Si también se asume
que las superficies de energía constante son esféricas, que la energía E es proporcionala k2, y que el campo eléctrico y el
gradiente de temperatura viven a lo largo del eje x, la ecuación (1.21) se reduce a
(1.22)
siendo u la velocidad de los electrones en la dirección x.
El número de electrones por unidad de volumen en un dado rango de energía E a E + dE es f(E)g(E), donde g es
la densidad de estados, (1.22a), m* es la masa efectiva definida por la relación .
Entonces, el flujo de corriente eléctrica es
(1.23)
donde el signo - es apropiado silos portadores son electrones casilibres y elsigno + si son agujeros. E es la carga del
electrón o del agujero. El flujo de calor debido a los electrones es
(1.24)
No hay flujo de carga ni de energía cuando f es igual a f0, entonces es legítimo remplazar f en las ecuaciones (1.23) y (1.24)
por f – f0. Además, si la velocidad térmica excede la velocidad de deriva y es la misma en todas direcciones, .
Entonces, combinando ecuaciones (1.22) con (1.23) y (1.24),
(1.25)
y
(1.26)
Ahora hagamos cero el gradiente de temperatura, ¶ T/¶ x en la ecuación (1.25). El campo eléctrico es ±(¶ z /¶ x)/e, entonces
la conductividad eléctrica es
(1.27)
Alternativamente, hagamos cero el flujo eléctrico. Entonces ecuación (1.25) nos muestra que
(1.28)
Entonces el coeficiente Seebeck, que es igual a (¶ z /¶ x)/e(¶ T/¶ x), es dado por
(1.29)
El coeficiente Seebeckes negativo cuando los portadores son electrones casilibres y positivos sison agujeros.
La conductividad térmica electrónica es igual a la relación – q/(¶ T/¶ x), cuando el flujo eléctrico es cero. Entonces, de las
ecuaciones (1.26) y (1.28), se halla que
6. (1.30)
En general, el tiempo de relajación dependerá de la energía de los portadores de acuerdo a cuál de los diferentes procesos
de dispersión es predominante. Se supondrá que la dependencia con la energía puede ser expresada de la siguiente
manera
(1.31)
donde l es una constante para cada proceso y t 0 es una constante de proporcionalidad. Ahora las integrales que están
envueltas en las ecuaciones (1.27), (1.29) y (1.30) son de la forma
(1.32)
usando las ecuaciónes (1.31) y (1.22a). Ahora, los parámetros pueden ser expresadosen términos de las integrales KS
como
(1.33)
(1.34)
(1.35)
y según (1.4a)
(1.36)
Si el material es un metal, ¶ f0/¶ E » d Dirac en z , entonces K1/K0 » z , dando el valor de p cercano a cero. Esto no es así
si el material es un semiconductor, en el cual ¶ f0/¶ E es . Como z está en el orden del eV, y K1/K0 cercano a
kT, z >> K1/K0, siendo entonces p > 0. El coeficiente Peltier es negativo si los portadores son electrones y positivos sison
agujeros.
2. Principios básicos
2.1. Materiales termoeléctricos
El material termoeléctrico semiconductor más usado en TE actualmente es una aleación de Bismuto Teluro (Bi2Te3) que es
apropiadamente dopado para obtener elementos tipo n y tipo p. Hay otros materiales, como son Telururo de Plomo (PbTe) o
Siliciuro de Germanio (SiGe), que sirven para otro tipo de situaciones específicas. En la figura 2-1 se puede ver la figura de
mérito de cada una, versus la temperatura
7. Figura 2-1. Figura de mérito de materiales más comunes
Se puede ver que para temperaturas cercanas a la ambiente el Bi2Te3 es el que tiene mejor rendimiento. Los valores[2] de
los parámetros termodinámicos a temperatura ambiente son:
a = 0,0002 V/K, s = 105 1/W m, k = 1,5 W/Km, p = 0,06 V, dando Z = 2,67.10-3 1/K
2.2. Modo de funcionamiento[3]
Un TE consiste de dos o más elementos de material semiconductor que están conectados eléctricamente en serie y
térmicamente en paralelo. Esos elementos y sus conectoresestán montados entre dos sustratos de cerámica. El sustrato
sirve para mantener mecánicamente la estructura y para aislar eléctricamente los elementos individuales y del montaje
externo.
El funcionamiento puede entenderse como sigue, explicado coloquialmente: los electrones pueden viajar libremente en
el cobre, pero no así en los semiconductores. Como los electrones abandonan el cobre y entran en el lado caliente del tipo
p, deben llenar un "agujero" para poder moverse a través delmaterial. Cuando esto pasa, se libera energía. Esencialmente,
los agujeros en el tipo p son movidos desde la parte fría hacia la parte caliente. Luego, como los electrones pasaron deltipo
p al cobre, se absorbe energía en este proceso. Nuevamente, los electrones se mueven libremente a través delcobre,
hasta que alcanzan la zona fría delsemiconductor tipo n. Alingresar en éste, ellos deben aumentar el nivel de energía para
poder moverse a través delsemiconductor, absorbiendo energía. Finalmente, cuando los electrones abandonan el lado
caliente del tipo n, se pueden mover libremente en el cobre, liberando energía.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 2-2. Esquema de un TE
Resumiendo: el calor siempre es absorbido en el lado frío de los tipo n y p. Las cargas eléctricas (agujeroso electrones)
siempre viajan desde el lado frío al lado caliente, y el calor siempre es liberado en el lado caliente. Todo lo dicho
anteriormente se puede observar en la figura 2-2.
Usando la ecuación (1.4a) y tomando resultados anteriores (p positivo cuando los portadores son agujeros y negativo
cuando son electrones casilibres, p de un metal es mucho menor que el de un semiconductor), suponiendo que no hay
gradiente de temperatura Ñ T y viendo en la figura 2-2 las dos junturas frías,
Como p n y p p son iguales en módulo pero de distinto signo, se puede ver que en las junturas frías Cu-n y Cu-p se absorbe
la misma energía. Análogamente esto ocurre en las junturas calientes.
3. Aplicaciones
Calorímetros
Intercambiadores de calor compactos
Baños de temperatura constante
Generadores de potencia (pequeños)
Dispositivos de enfriamiento de precisión (LASERs)
Dehumidificadores
Punto frío de referencia
Detectores infrarrojos
Coolers microprocesadores
Refrigeradores (Autos, hoteles, farmacéutico)
4. Cualidades específicas
8. Pequeño peso y tamaño
Capacidad de enfriar y calentar en el mismo módulo
Control preciso de la temperatura (± 0,1 ºC)
Alta confiabilidad
Eléctricamente estable (no genera ruido)
Opera en cualquier orientación (no le afecta la gravedad)
5. Componentes estructurales
5.1. Disipador de calor
Como en todo momento el calor es transferido desde la parte fría hacia la parte caliente, es necesario que ésta contenga un
disipador de calor para expulsar hacia al medio ambiente el calor bombeado por el módulo, además del efecto Joule,
justamente para que no se eleve la temperatura.
Un disipador perfecto tiene que ser capaz de absorber una ilimitada cantidad de calor sin incrementar su temperatura.
Como esto en la práctica es imposible, se espera que tenga un buen flujo de calor, y su temperatura no sobrepase los 15 ºC
de la temperatura ambiente.
Una forma de evaluar el rendimiento es la siguiente
(5.1)
donde
Qs es la resistencia térmica en ºC/ W
Ts es la temperatura del disipador en ºC
Ta es la temperatura ambiente o del refrigerante en ºC
Q es el calor ingresado al disipador en W
Mientras menor es QS, mayor rendimiento de disipador. QS igual a cero sería el caso ideal.
Hay tres tipos de disipadores de calor:
Por convección natural
El calor es liberado en forma naturalal medio ambiente. Son más usados para aplicaciones de baja potencia. Los valores
de Qs están entre 0,5 ºC/ W y 10 ºC / W
Por convección forzada
El calor es liberado al medio ambiente, pero ayudado por un ventilador. En la figura 5-1 se puede ver la forma de
funcionamiento:
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 5-1. Funcionamiento de un disipador de calor forzado
Éste es probablemente el método más usado, pues son baratos y sencillos de montar. El Qs ronda los 0,02 a 0,5 ºC / W.
Por líquido refrigerante
Éste provee la más alta eficiencia por unidad de volumen, y tiene una baja resistencia térmica, aproximadamente entre 0,01
y 0,1 ºC / W. Generalmente están hechos de aluminio o cobre, con agua como líquido refrigerante.
5.2. Fuente de potencia
Los TE pueden operar con una fuente no regulada DC, o hasta con un refinado controlde temperatura "close loop". En
aplicaciones en donde la carga térmica es razonablemente constante, una fuente DC manual otorga un controlde
temperatura de ± 1 ºC en un período de varias horas. Cuando el controlde la temperatura tiene que ser preciso (± 0,1 ºC),
se utiliza el sistema "close loop" dicho anteriormente. El "riple" de una fuente DC no es muy importante, pero se recomienda
que no sea mayor al 5%. La figura 5-2 muestra una sencilla fuente DC para un TE de 6 A.
9. Figura 5-2. Fuente DC para un TE de 6 A
La figura 5-3 ilustra un típico controlador de temperatura closed-loop. Este sistema es capaz de mantener la temperatura
deseada y corregir variaciones.
Figura 5-3. Controlador de temperatura closed-loop
5.3. Aislante térmico
Para maximizar la eficiencia térmica, todos los objetos enfriados deben ser adecuadamente aislados. La figura 5-4 muestra
la relación entre el calor perdido (Qleak) por una superficie aislada versus elancho de un aislante típico (poliuretano).
Figura 5-4. Calor perdido versus ancho aislante
Se puede observar que con un pequeño aumento del ancho se reduce bastante la pérdida de calor, pero a grandes valores
cambia poco. Se debe aclarar que el calor perdido está por unidad de área y de temperatura, es decir, el calor total se
puede hallar de la siguiente manera
Qtot = Qleak S DT (5.2)
Dicho Qleak tiene varias contribuciones, como se muestra a continuación
Transferencia térmica desde la superficie alambiente por convección :
(5.3)
donde:
Q es el calor trasferido hacia o desde el ambiente, en W
h es el coeficiente de transferencia de calor. Para aire turbulento se usa 85 a 113 W / (m2 ºC), para otras condiciones, de 23
a 28 W / (m2 ºC)
A es el área de la superficie expuesta, en m2
DT es la diferencia de temperatura entre la superficie expuesta y la ambiente, en ºC
Transferencia térmica entre las paredes de un recinto aislante:
(5.4)
donde:
Q es el calor conducido a través del recinto, en W
10. A es el área externa del recinto, en m2
DT es la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del recinto, en ºC
x es el ancho del aislante
K es la conductividad térmica del material, en W / (m ºC)
h es coeficiente de transferencia de calor, explicado anteriormente.
Transferencia térmica de un cuerpo por radiación:
(5.5)
donde:
Qr es el calor perdido por radiación, en W
s es la constante de Stefan-Boltzmann, 5,67.10-8 W / (m2 K4)
A es el área de la superficie expuesta, en m2
e es la emisividad de la superficie expuesta
Th es la temperatura absoluta de la superficie caliente, en K
Tc es la temperatura absoluta de la superficie fría, en K
6. Selección de un TE
Seleccionar el apropiado TE para una aplicación específica requiere una evaluación de todo el sistema en el cual el
enfriador será usado. Cabe destacar que la forma de hacerlo es iterativo, es decir, primero se toman determinados valores
de tamaño para lograr un resultado, y luego se vuelve a repetir con los nuevos valores dado por el resultado anterior. Para
ello primeramente se presentarán los gráficossiguientes:
Gráfico Qc vs I
La figura 6-1 muestra la capacidad de bombear calor (Qc) y la diferencia de temperatura (DT) como una función de la
intensidad de corriente (I)
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 6-1. Qc y DT vs I, a Th = 50 ºC, TE de 6 A y 71 módulos semiconductores
Suponiendo que queremos una temperatura Tc de 20ºC, es decir, DT = 30 ºC (Th = 50 ºC), hallamos el mayor valor de Qc
(punto A, 6 A), 18 W. Si, por ejemplo, se quiere las mismas condiciones, pero con un Qc de 15 W, se debe bajar la corriente
a 4 A (punto B).
Gráfico Vin vs I
En la figura 6-2 se observa la tensión de entrada (Vin) y la diferencia de temperatura (DT) en función de la intensidad de
corriente (I)
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 6-2. Vin y DT vs I, a Th = 50 ºC, TE de 6 A y 71 módulos semiconductores
Siguiendo lo elegido en el gráfico anterior, tenemos una I de 4 A y un DT de 30 ºC(punto C), la tensión de entrada debe ser
de aproximadamente 6,7 V.
Gráfico COP vs I
Este gráfico mostrado en la figura 6-3 muestra el COP y la diferencia de temperatura (DT) como una función de la
intensidad de corriente (I).
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 6-3. COP vs I, a Th = 50 ºC, TE de 6 A
Este gráfico es derivado de los otros dos anteriores, pues esos definen completamente las característicasde un TE.
Otra vez siguiendo lo elegido antes (I = 4 A, DT = 30 ºC), tenemos el punto D, que muestra que el COP es de
aproximadamente 0,58.
Ejemplo 1
Ilustremos un ejemplo de una aplicación de un TE, un diodo LASER, que tiene que estar a una temperatura de 25 ºC. Las
características técnicasdeldiodo dicen que tiene una disipación de calor total de 0,5 W, a una temperatura ambiente
máxima de 35 ºC, y su caja que lo contiene, una resistencia térmica de 6 ºC / W. Es necesario elegir un TE no sólo por la
temperatura que se quiere mantener, sino también por las dimensiones impuestas por la caja. Un TE de 1,2 A es compatible
con estas dimensiones. Ahora hay que ver sicon la corriente de entrada y la tensión de entrada máxima permitida, se llega
a los resultados esperados.
Para esto primeramente se evalúa el disipador de calor y se estima en el peor caso de Th. Para el TE elegido, la máxima
potencia de entrada puede ser determinada en la figura 6-4 en el punto A
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 6-4. Vin y DT vs I, TE de 1,2 A y 18 módulos semiconductores
11. Máxima potencia de entrada: 1,2 A . 2,4 V = 2,9 W
Como la caja recibe calor del diodo y de la potencia de entrada
Máximo calor recibido por la caja: 2,9 W + 0,5 W = 3,4 W
La resistencia térmica de la caja es de 6 ºC / W, entonces
Aumento de la temperatura de la caja por lo anterior: 3,4 W . 6 ºC / W = 20,4 ºC
Máxima temperatura de la caja: 35 ºC (ambiente) + 20,4 ºC= 55,4 ºC
Entonces Th = 55,4 ºC, razonablemente cerca de 50ºC, pudiendo usar estos gráficos para hacer los cálculos necesarios.
Como la temperatura deseada es de 25 ºC, el DT es de 30 ºC. Para saber cuáles la intensidad de corriente de entrada,
miramos la figura 6-5.
Se observa que la máxima velocidad de bombeo es aproximadamente 0,9 W (punto B), pero según las características
técnicas eldiodo tiene una disipación de 0,5 W (punto C), entonces la corriente de entrada tiene que ser de
aproximadamente 0,55 A
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 6-5. Qc vs I, Th = 50 ºC, TE de 1,2 A y 18 módulos semiconductores
Si volvemos a la figura 6-4, para una corriente de 0,55 A, con un DT de 30 ºC(punto D), la tensión de entrada es cerca de
1,2 V. Ahora, los nuevas potencias y temperaturas son:
Máxima potencia de entrada: 1,55 A . 1,2 V = 0,66 W
Máximo calor recibido por la caja: 0,66 W + 0,5 W = 1,16 W
Aumento de la temperatura de la caja por lo anterior: 1,16 W . 6 ºC / W = 7 ºC
Máxima temperatura de la caja: 35 ºC (ambiente) + 7 ºC= 42 ºC
Diferencia de temperatura DT: 17 ºC
Ahora tenemos un nuevo valor de Th, se tendría que volver a repetir el cálculo para poder tener más exactitud en los
valores obtenidos, hasta que se llegue al valor de Th con una tolerancia de ± 0,1 ºC (una buena tolerancia). Igualmente, se
pudo ver que este TE sirve para esta aplicación.
Ejemplo 2
Este es un poco más sencillo: se tiene un cubo de hierro de 100 gramos que se quiere enfriar hasta llegar a los -10 ºC, con
un aislante de poliuretano de 3,5 mm de espesor, ¿cuáles el tiempo que se tardaría, usando el TE de 6 A, con una
temperatura ambiente de 30 ºC ? Además hallar el rendimiento de disipador.
Para poder determinar el tiempo, se muestra la siguiente ecuación calorimétrica
Tiempo necesario para cambiar la temperatura de un objeto: (6.1)
donde:
t es el tiempo para cambiar la temperatura, en seg
m es la masa del material, en g
cp es el calor específico delmaterial, en ºC
ΔT es el cambio de temperatura del material, en ΊC
Q es el calor transferido desde o hacia el material, en W
Suponiendo que el disipador de calor está 20 ºC sobre la temperatura ambiente, es decir 50 ºC (Th), entonces el DT es
igual a 60 ºC. La intensidad de corriente debe ser de 5 A, pues en la figura 6-2 se observa que la tensión de entrada
necesaria en estas circunstanciases de 8,75 V, generando una potencia de entrada de 43,75 W. Como la resistividad
térmica de un pedazo de hierro de estas dimensiones es de aproximadamente 0,5 ºC / W[4], el aumento de la temperatura
es de 21,9 ºC, cercano al valor de 20 ºC por encima de la ambiental como se dijo anteriormente. Según la figura 6-1, el calor
bombeado es de 4,5 W, pero algo de potencia se pierde, según ecuación (5.2). Como es un cubo de hierro de 100g (r Fe =
7,8 g/cm3),
el volumen es
las aristas son de
el área de las cinco caras (una no se aisla, es la cara adosada al módulo) es de
y usando ecuación (5.2),
obteniéndose una Q neta de bombeo de calor de 4,5 W - 0,16 W = 4,34 W
Por último, se halla el tiempo con la ecuación (6.1). El calor específico delhierro es de 0,444 J g / ºC[5], el ΔTes de 40 ΊC
pues el objeto se baja desde la temperatura ambiente hasta -10 ºC,. Se puede ver que el tiempo es directamente
12. proporcionalal calor específico, es decir, a mayor cp, mayor tiempo. Como dato auxiliar, el cp del aluminio, cobre y agua
líquida es 0,900, 0,385 y 4,18 Jg/ºC[5].
El rendimiento del disipador está dado según la ecuación (5.1), entonces
un valor promedio para los disipadores por convección natural.
7. Confiabilidad
Se puede decir que los TE son muy confiables, pues algunos han estado en funcionamiento contínuo por veinte o más
años, perdiendo muy poco las característicastécnicas. Una manera de poder visualizar la confiabilidad es mediante la
máxima diferencia de temperatura (DTmax). Este parámetro fue seguido por un período de 42 meses, como lo muestra la
figura 7-1.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" delmenú superior
Figura 7-1. DTmax vs tiempo
Se puede ver que hay una pequeña variación (2,5%) en DTmax, con un decrecimiento de la velocidad de cambio, ocurrido
en los primeros 12 meses de exposición a alta temperatura. En los siguientes 30 meses, la reducción adicionalfue sólo del
1,3%
Cabe destacar que los ciclados térmicos también disminuyen la confiabilidad. Esto depende más que nada del número total
de ciclos, la total excursión de la temperatura sobre el ciclo, la temperatura límite del ciclo, y la velocidad de cambio de la
temperatura.
8. Precios
Standard
Desde
U$S 13,40
(Imax = 1,9 A, Qmax = 1 W, Vmax = 0,9 V, DTmax = 72 ºC)
hasta
U$S 47,70
(Imax = 16,1 A, Qmax = 156 W, Vmax = 15,7 V, DTmax = 69 ºC)
Multi-stage
13. Desde
U$S 34,60
(Imax = 1 A, Qmax = 0,4 W, Vmax = 1,3 V, DTmax = 93 ºC, 2 stages)
hasta
U$S 137,90
(Imax = 2,8 A, Qmax = 0,5 W, Vmax = 8,9 V, DTmax = 131 ºC, 4 stages)
High perfomance
Desde
U$S 12,20
(Imax = 3,6 A, Qmax = 36 W, Vmax = 16,1 V, DTmax = 71 ºC)
hasta
U$S 27,80
(Imax = 11,3 A, Qmax = 172 W, Vmax = 24,6 V, DTmax = 67 ºC)
High temperature (hasta 150 ºC)
Desde
U$S 16,30
(Imax = 6,1 A, Qmax = 62 W, Vmax = 16,3 V, DTmax = 72 ºC)
hasta
U$S 30,10
(Imax = 11,3 A, Qmax = 172 W, Vmax = 24,6 V, DTmax = 67 ºC)
Leer más: http://w ww.monografias.com/trabajos16/modulos-peltier/modulos-peltier.shtml#ixzz38gls8jLy