Come Funziona Una Cella Di Peltier

Oggi voglio spiegarti cos’è una cella di Peltier e in quali ambiti viene utilizzata!

Per capire come funziona una cella di Peltier, dobbiamo innanzitutto capire cos’è l’effetto Peltier.

Jean Charles Athanase Peltier fu il fisico Francese che per primo scoprì il fenomeno che poi rimase noto con il suo cognome.

Cos’è l’Effetto Peltier?

Nel 1834 Peltier si accorse che una corrente elettrica che attraversa due giunzioni tra metalli differenti genera un trasferimento di calore.

Questo fenomeno è proprio alla base del cosiddetto effetto Peltier, che ora andiamo ad analizzare più in dettaglio.

Supponi di avere due metalli diversi (oppure anche due semiconduttori) e di metterli in contatto tra di loro, creando un circuito. I punti in cui i due metalli si toccano sono detti giunzioni di Peltier.

A questo punto supponi di fare passare una corrente elettrica attraverso il circuito, e quindi attraverso le giunzioni di Peltier.

Peltier scoprì che tale corrente passando attraverso la giunzione provoca un trasferimento di calore.

Parlo di trasferimento in maniera generica poiché, a seconda della direzione della corrente elettrica, la giunzione assorbe oppure emette calore!

Attenzione perché l’effetto Peltier non è da confondersi con l’effetto Joule! L’effetto Joule infatti provoca unicamente un surriscaldamento, mentre l’effetto Peltier può sia generare che sottrarre calore all’ambiente circostante!

Com’è Fatta una Cella di Peltier?

Si tratta di un dispositivo termoelettrico fatto in modo da mettere in serie molte giunzioni di Peltier.

Le due superfici esterne (in bianco nella schematizzazione che puoi vedere qui) sono due piastrine di materiale ceramico. Tra le due piastrine sono collocati tanti “cubetti” di due materiali semiconduttori uno drogato di tipo P (in rosso in figura) ed uno drogato di tipo N (in verde). I cubetti sono ovviamente alternati (P, N, P, N, P, ecc.) e sono messi in contatto da lamine di rame (che in figura sono rappresentati in arancione).

Creando una differenza di potenziale tra i due strati di rame, si genera una corrente elettrica che passa attraverso i materiali semiconduttori. In questo modo una delle due piastrine ceramiche si raffredda e l’altra si riscalda, a seconda del verso in cui si fa passare la corrente.

A Cosa Serve una Cella di Peltier?

In pratica una cella di Peltier implementa una mini pompa di calore, e viene utilizzata in diversi ambiti.

Ad esempio sono utili come elemento refrigerante in piccoli frigoriferi, come quelli che si installano in certi camper, oppure nei distributori di acqua fredda di dimensioni contenute.

Le celle di Peltier si usano anche nei deumidificatori ad effetto Peltier per raffreddare una superficie in modo tale da fare condensare l’umidità presente nell’ambiente circostante.

Possono anche risultare utili per raffreddare i processori centrali e i processori grafici dei computer, che come sappiamo sono in grado di generare molto calore. Solitamente poi sulla superficie calda della cella di Peltier viene applicato un dissipatore alettato e una ventola per portare via il calore.

Vengono impiegate anche nel congelamento di campioni biologici, nei laser per mantenere costante la temperatura e nelle telecamere per raffreddare i sensori.