Analyse de l'effet Peltier - Exercice corrigé

Contexte : Refroidissement de composants électroniques de puissance.

L'Effet PeltierPhénomène physique de déplacement de chaleur en présence d'un courant électrique. est largement utilisé pour le refroidissement de composants sensibles (lasers, microprocesseurs) où les ventilateurs classiques sont insuffisants ou indésirables (vibrations). Nous étudions ici un module thermoélectrique (TEC) composé de semi-conducteurs. L'objectif est de déterminer la puissance frigorifique nette et le rendement du système.

Remarque Pédagogique : Cet exercice illustre l'application directe de la Thermodynamique des Processus Irréversibles (TPI), où coexistent des phénomènes réversibles (Peltier) et irréversibles (Joule, Conduction). Il s'agit d'un cas concret de conversion d'énergie (électrique vers thermique).

Objectifs Pédagogiques

Comprendre le couplage thermodynamique entre flux de charge et flux de chaleur.
Établir un bilan énergétique complet incluant les termes irréversibles.
Calculer la puissance frigorifique nette en fonction du courant.
Optimiser le fonctionnement et déterminer le Coefficient de Performance (COP).

Données de l'étude

On considère un module Peltier utilisé pour maintenir une face froide à température $T_c$ alors que la face chaude est maintenue à $T_h$ par un dissipateur thermique.

Fiche Technique du Module (Modèle Simplifié)

Caractéristique	Valeur
Coefficient Seebeck global ($\alpha$)	0.05 $\text{V/K}$
Résistance électrique interne ($R$)	2.0 $\Omega$
Conductance ThermiqueCapacité du module à laisser passer la chaleur "parasite" du chaud vers le froid. ($K$)	0.5 $\text{W/K}$

Schéma de Principe du Module Peltier

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Température Froide	$T_c$	273 (0°C)	$\text{K}$
Température Chaude	$T_h$	300 (27°C)	$\text{K}$
Courant d'alimentation	$I$	2.0	$\text{A}$

Questions à traiter

Exprimer le flux thermique "Peltier" ($Q_p$) absorbé à la jonction froide.
Identifier et exprimer les flux thermiques parasites (Joule et Conduction).
Établir l'équation de la puissance frigorifique nette $Q_c$.
Calculer $Q_c$ pour le courant $I = 2.0 \text{ A}$.
Calculer la puissance électrique consommée et déduire le COP.

Les bases théoriques

La thermoélectricité repose sur l'interaction entre flux électrique et flux thermique. En TPIThermodynamique des Processus Irréversibles : Étude des systèmes hors équilibre., on distingue les phénomènes réversibles et irréversibles.

Effet Peltier (Réversible)
Le passage d'un courant électrique dans une jonction de deux matériaux différents provoque une absorption ou un dégagement de chaleur proportionnel au courant. C'est un phénomène d'advection d'entropie par les porteurs de charge.

Chaleur Peltier

\dot{Q}_P = \alpha \cdot I \cdot T

Où :

$\alpha$ est le coefficient Seebeck ($\text{V/K}$).
$I$ est le courant ($\text{A}$).
$T$ est la température absolue de la jonction ($\text{K}$).

Effet Joule (Irréversible)
La dissipation d'énergie sous forme de chaleur due à la résistance interne du matériau. Cette chaleur est toujours positive (création d'entropie) et se répartit équitablement (50/50) vers les faces chaude et froide dans un modèle 1D symétrique.

Chaleur Joule

\dot{Q}_J = R \cdot I^2

Conduction Thermique (Irréversible)
Le flux de chaleur spontané qui retourne de la face chaude vers la face froide sous l'effet du gradient de température, réduisant l'efficacité du refroidissement.

Loi de Fourier

\dot{Q}_{\text{cond}} = K \cdot (T_h - T_c)

Correction : Analyse de l’effet Peltier

Question 1 : Flux Peltier absorbé

Principe

L'effet Peltier est le "moteur" du refroidissement. Fondamentalement, les porteurs de charge (électrons dans le type N, trous dans le type P) transportent de l'entropie. Lorsqu'ils passent de la jonction froide vers le matériau, ils doivent acquérir de l'énergie thermique pour changer de niveau d'énergie, absorbant ainsi de la chaleur du milieu environnant (la source froide). Ce flux est purement convectif et réversible : si on inverse le courant, on chauffe.

Mini-Cours

Le coefficient Peltier $\Pi$ est lié au coefficient Seebeck $\alpha$ par la première relation de Kelvin : $\Pi = \alpha T$. C'est pourquoi la formule du flux thermique utilise $\alpha T$. Ce lien est une conséquence directe de la thermodynamique des processus irréversibles (réciprocité d'Onsager).

Remarque Pédagogique

Attention à ne pas confondre puissance électrique et puissance thermique. Ici, nous parlons de Watts thermiques extraits. Notez aussi que le coefficient Seebeck $\alpha$ est en réalité la différence $\alpha_P - \alpha_N$ des deux matériaux du couple.

Normes

On utilise les conventions de signe de la thermodynamique : un flux reçu par le système (la jonction) est compté positivement. Ici, le système "Jonction Froide" reçoit de la chaleur de l'extérieur pour la pomper.

Formule(s)

Flux Peltier à la face froide

Q_{p,\text{froid}} = \alpha \cdot I \cdot T_c

Hypothèses

On suppose que le coefficient Seebeck $\alpha$ est constant dans la plage de température considérée (indépendant de T) pour simplifier le calcul.

Donnée(s)

Paramètre	Valeur	Unité
$\alpha$	0.05	$\text{V/K}$
$I$	2.0	$\text{A}$
$T_c$	273	$\text{K}$

Astuces

Pensez toujours à convertir les températures Celsius en Kelvin avant d'appliquer la formule Peltier. Utiliser °C donnerait un résultat de 0 W à 0°C, ce qui est physiquement absurde !

Schéma (Avant Calculs)

Calcul(s)

Analyse Dimensionnelle

Commençons par vérifier la cohérence des unités. Le produit doit donner des Watts.

[\text{V/K}] \times [\text{A}] \times [\text{K}] = [\text{V} \cdot \text{A}] = [\text{W}]

L'équation est homogène, le résultat sera bien une puissance en Watts.

Calcul Détaillé

Nous utilisons la formule du flux Peltier absorbé à la jonction froide : $Q_p = \alpha I T_c$. Remplaçons par les valeurs numériques :

\begin{aligned} Q_{p,\text{froid}} &= 0.05 \times 2.0 \times 273 \\ &= 0.1 \times 273 \\ &= 27.3 \text{ W} \end{aligned}

Ce résultat de 27.3 W représente l'énergie thermique maximale que le courant est capable de 'pomper' hors de la zone froide, avant toute considération des pertes.

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

Ce chiffre semble élevé (27.3W), mais il ne tient pas encore compte des pertes inévitables. C'est un maximum théorique pour ce courant. Si I augmente, ce terme augmente linéairement.

Points de vigilance

Ne jamais oublier le terme $T_c$ en Kelvin. Une erreur classique est d'utiliser la différence de température $\Delta T$ à la place de la température absolue $T_c$.

Points à Retenir

L'effet Peltier est proportionnel au courant $I$. C'est le seul terme "utile" qui permet de refroidir.

Le saviez-vous ?

Jean Peltier était horloger avant de se consacrer à la physique. Il a découvert cet effet en 1834 en remarquant qu'une goutte d'eau pouvait geler sur une jonction bismuth-antimoine traversée par un courant.

FAQ

Est-ce que $Q_p$ est toujours positif ?

Oui, tant que l'on considère la face qui absorbe la chaleur (mode refroidissement). Sur l'autre face (chaude), le phénomène relâche de la chaleur, donc le signe s'inverse thermodynamiquement (chaleur sortante).

Flux Peltier Brut : 27.3 Watts

A vous de jouer
Si la température froide $T_c$ monte à 300 K (avec le même courant), quel est le nouveau flux Peltier ?

📝 Mémo
$Q_p \propto I$ (Linéaire).

Question 2 : Identification des pertes

Principe

Deux phénomènes s'opposent au refroidissement : l'échauffement par effet Joule (interne) et le retour de chaleur par conduction (externe).
1. Effet Joule : Le courant traverse un matériau résistif, ce qui génère de la chaleur dans tout le volume du semi-conducteur.
2. Conduction : Comme $T_h > T_c$, la chaleur cherche naturellement à retourner vers la zone froide à travers le matériau du module.

Mini-Cours

L'effet Joule est irréversible : il crée toujours de la chaleur, jamais du froid, quel que soit le sens du courant ($I^2$). La conduction est aussi un processus diffusif irréversible qui tend à maximiser l'entropie en équilibrant les températures. C'est la "fuite thermique" du système.

Remarque Pédagogique

Ces pertes sont des "taxes" thermodynamiques incompressibles. Pour améliorer un module, il faut baisser R (électrique) tout en baissant K (thermique), ce qui est contradictoire pour la plupart des matériaux (loi de Wiedemann-Franz pour les métaux). C'est tout l'enjeu des semi-conducteurs dopés.

Normes

On utilise le modèle standard 1D simplifié. La chaleur Joule est générée uniformément. Par symétrie thermique, la moitié s'évacue vers le chaud, l'autre moitié vers le froid.

Formules des Pertes

Flux Joule reçu par la face froide

Q_{J,\text{froid}} = \frac{1}{2} R \cdot I^2

Flux de Conduction retour

Q_{\text{cond}} = K \cdot (T_h - T_c)

Hypothèses

Répartition 50/50 de la chaleur Joule (valide si les propriétés k et $\rho$ sont constantes).
Régime stationnaire (températures stabilisées).
Adiabaticité latérale (pas de pertes sur les côtés du module).

Donnée(s)

Paramètre	Valeur
R (Résistance)	2.0 $\Omega$
K (Conductance)	0.5 $\text{W/K}$
$T_h$	300 $\text{K}$
$T_c$	273 $\text{K}$

Astuces

Le facteur 1/2 pour l'effet Joule est crucial : la chaleur est générée dans le volume, donc elle diffuse des deux côtés. Si vous oubliez ce facteur, vous surestimez les pertes Joule.

Schéma (Avant Calculs)

Calcul(s)

Calcul détaillé de la perte Joule

Calculons d'abord la puissance dissipée par effet Joule totale, puis la fraction qui affecte la face froide :

\begin{aligned} I^2 &= 2.0 \times 2.0 \\ &= 4.0 \\ R \cdot I^2 &= 2.0 \times 4.0 \\ &= 8.0 \text{ W (Total)} \\ Q_{J,\text{froid}} &= \frac{1}{2} \times 8.0 \\ &= 4.0 \text{ W} \end{aligned}

Ainsi, 4 Watts de chaleur sont inévitablement réinjectés dans la face froide à cause de la résistance interne.

Calcul détaillé de la conduction

Calculons ensuite le flux thermique de retour dû à la différence de température entre la face chaude (300K) et la face froide (273K) :

\begin{aligned} \Delta T &= T_h - T_c \\ &= 300 - 273 \\ &= 27 \text{ K} \\ Q_{\text{cond}} &= K \times \Delta T \\ &= 0.5 \times 27 \\ &= 13.5 \text{ W} \end{aligned}

La conduction réintroduit 13.5 Watts. C'est la perte dominante ici, due à la faible épaisseur thermique du module.

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

La conduction est ici prédominante (13.5 W contre 4 W). Cela signifie que le gradient de température (27°C) est déjà important pour ce module. Une meilleure isolation thermique améliorerait grandement le système.

Points de vigilance

Ne pas oublier de mettre le courant au carré pour l'effet Joule ! C'est ce terme carré qui rend les forts courants très inefficaces.

Points à Retenir

Les pertes réduisent directement la performance nette. La conduction dépend du $\Delta T$, Joule dépend de $I^2$.

Le saviez-vous ?

Le facteur de mérite ZT des matériaux thermoélectriques combine ces propriétés : $ZT = \frac{\alpha^2 T}{R K_{th}}$. Plus ZT est haut, meilleur est le rendement. Les meilleurs matériaux actuels atteignent ZT ≈ 2.

FAQ

Pourquoi diviser Joule par 2 ?

Car la chaleur est produite uniformément dans le barreau et s'évacue par les deux extrémités. C'est une approximation standard très précise si les coefficients du matériau varient peu avec la température.

Pertes Totales : 17.5 Watts

A vous de jouer
Si la résistance R double (4 Ohms), quelle est la nouvelle perte Joule sur la face froide ?

📝 Mémo
$Q_J \propto I^2$ (Quadratique).

Question 3 : Équation de la puissance nette $Q_c$

Principe

Nous appliquons le principe de superposition (linéarité des flux thermiques hors effet Joule) pour obtenir l'équation maîtresse du module Peltier. La puissance nette est simplement la somme algébrique du flux "pompe" et des flux "fuites".

Mini-Cours

L'équation de $Q_c(I)$ est une parabole inversée.
Pour de faibles courants, le terme Peltier ($\propto I$) domine : on refroidit.
Pour de forts courants, le terme Joule ($\propto -I^2$) domine : on chauffe.
Le sommet de la parabole donne le courant optimal $I_{max}$ pour un refroidissement maximal.

Remarque Pédagogique

C'est cette équation qui permet de dimensionner l'alimentation électrique. Il est inutile, voire contre-productif, de dépasser un certain courant.

Normes

Notation standardisée internationale : $Q_c$ pour la puissance à la face froide (Cold side cooling capacity).

Formule(s)

Bilan de Puissance

Q_c = Q_{p,\text{froid}} - Q_{J,\text{froid}} - Q_{\text{cond}}

Hypothèses

Validité du modèle 1D et indépendance des phénomènes physiques (pas de couplage complexe type effet Thomson négligé ici).

Donnée(s)

Expressions littérales trouvées aux questions Q1 et Q2.

Astuces

Visualisez cette fonction : elle part de négatif (si $\Delta T$ grand) ou zéro, monte jusqu'à un maximum, puis redescend. Si $Q_c$ devient négatif, le module ne refroidit plus, il agit comme une résistance chauffante.

Schéma (Avant Calculs)

Pas de schéma géométrique ici, mais imaginez la somme vectorielle de flux opposés.

Calcul(s)

Dérivation Littérale

En remplaçant les termes par leur expression détaillée :

Q_c(I) = \alpha I T_c - \frac{1}{2} R I^2 - K(T_h - T_c)

On peut identifier les coefficients de la parabole $AI^2 + BI + C$ :

$A = -R/2$ (Courbure négative)
$B = \alpha T_c$ (Pente à l'origine)
$C = -K(T_h - T_c)$ (Perte statique)

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

Si on dérive cette équation par rapport à I, on trouve $I_{opt} = \frac{\alpha T_c}{R}$. C'est le courant qui donne le froid maximal théorique.

Points de vigilance

Attention aux signes : les pertes se soustraient toujours du gain Peltier sur la face froide. Sur la face chaude, au contraire, tout s'additionne (Peltier + Joule + Conduction doivent être évacués).

Points à Retenir

L'équation est non-linéaire. Doubler le courant ne double pas le froid produit !

Le saviez-vous ?

Le $\Delta T_{max}$ qu'un module peut atteindre (quand $Q_c=0$) est donné par $\frac{1}{2} Z T_c^2$. C'est une limite physique du matériau.

FAQ

Peut-on annuler les pertes ?

Non, R et K sont des propriétés matérielles. On ne peut que les minimiser via le choix des matériaux (Bi2Te3).

Équation établie.

A vous de jouer
Calculez uniquement le terme de Conduction (en W) pour cet exercice.

📝 Mémo
Compétition $I$ vs $I^2$.

Question 4 : Calcul de $Q_c$ pour I = 2A

Principe

Nous passons à l'application numérique pour vérifier si, avec 2 Ampères, le module est capable de refroidir ou s'il est noyé par les pertes.

Mini-Cours

Le bilan de puissance nette correspond à la charge thermique que le module peut accepter. Si vous placez un composant dissipant 5W sur ce module, et que $Q_c > 5W$, alors la température baissera encore. Sinon, elle montera.

Remarque Pédagogique

Vérifiez toujours si le résultat est positif. Un résultat négatif signifierait que le module chauffe la face froide au lieu de la refroidir !

Normes

Unités SI : Watts ($\text{W}$).

Formule(s)

Rappel de l'équation numérique

\[ Q_c = 27.3 - 4.0 - 13.5 \]

Hypothèses

Conditions nominales définies dans l'énoncé.

Donnée(s)

Valeurs calculées en Q1 (27.3) et Q2 (4.0 et 13.5).

Astuces

Faites le calcul étape par étape pour identifier quel terme de perte est le plus pénalisant. Ici, c'est la conduction (13.5) qui est le "tueur" de performance.

Schéma (Avant Calculs)

Voir Schéma Bilan final en bas de page.

Calcul(s)

Bilan détaillé pas à pas

Nous allons maintenant soustraire les pertes (calculées en Q2) du gain brut (calculé en Q1) pour trouver la puissance utile. Commençons par soustraire les pertes Joule au gain Peltier :

\begin{aligned} 27.3 - 4.0 &= 23.3 \text{ W (Gain après Joule)} \end{aligned}

Maintenant, nous devons payer la "taxe de conduction", qui est la fuite thermique naturelle :

\begin{aligned} 23.3 - 13.5 &= 9.8 \text{ W} \\ Q_c &= 9.8 \text{ W} \end{aligned}

Le résultat final de 9.8 W est la capacité réelle de refroidissement. C'est ce qui reste pour refroidir la charge utile (le processeur, le laser, etc.) une fois les pertes internes compensées.

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

Le résultat est positif (+9.8 W), le système fonctionne ! Cependant, notez que sur les 27.3 W générés par l'effet Peltier, près des deux tiers sont perdus. Le module "lutte" contre sa propre physique.

Points de vigilance

Si $Q_c$ était négatif, il faudrait impérativement réduire le $\Delta T$ ou augmenter le courant (si on est sous l'optimum).

Points à Retenir

La puissance nette est le "reste" après soustraction des pertes. C'est la vraie capacité de refroidissement disponible pour l'utilisateur.

Le saviez-vous ?

Les glacières de camping 12V utilisent ce principe. Elles consomment environ 4 à 5 Ampères pour maintenir un faible froid, car l'isolation est souvent imparfaite (perte conduction élevée).

FAQ

Peut-on augmenter I pour refroidir plus ?

Jusqu'à un certain point seulement. Utilisez le simulateur en bas de page : vous verrez que la courbe plafonne puis chute.

Puissance Frigorifique Nette : 9.8 Watts

A vous de jouer
Si le courant passe à 3A, quelle est la perte Joule (rappel : formule $0.5 R I^2$) ?

📝 Mémo
Le bilan est positif, le refroidissement a lieu.

Question 5 : Puissance électrique et COP

Principe

Le Coefficient de Performance (COP) est le critère d'efficacité énergétique. C'est le rapport entre l'énergie utile (le froid produit $Q_c$) et l'énergie payée (électricité consommée $P_{\text{elec}}$). Pour alimenter le module, le générateur doit vaincre deux oppositions : la résistance ohmique du matériau et la tension Seebeck générée par la différence de température (force contre-électromotrice).

Mini-Cours

En thermoélectricité, le module se comporte comme une batterie que l'on charge : il génère une tension $U_{\text{Seebeck}} = \alpha(T_h - T_c)$ qui s'oppose au courant. La tension totale est donc $U = R \cdot I + \alpha \Delta T$.

Remarque Pédagogique

Le COP d'un Peltier est souvent faible (< 1) comparé à un compresseur de frigo (> 3). On l'utilise pour sa fiabilité (pas de pièces mobiles) et sa précision, pas pour son efficacité énergétique.

Normes

Le COP est sans dimension (Watts sur Watts).

Formule(s)

Tension aux bornes

U = \alpha(T_h - T_c) + R \cdot I

Puissance électrique

P_{\text{elec}} = U \cdot I

COP (Froid)

COP = \frac{Q_c}{P_{\text{elec}}}

Hypothèses

Pas de perte dans les fils de connexion, alimentation idéale.

Donnée(s)

Toutes les données précédentes : $\alpha=0.05$, $T_h-T_c=27$, $R=2.0$, $I=2$.

Astuces

Calculez d'abord la tension U pour éviter de faire une énorme fraction complexe.

Schéma (Avant Calculs)

Calcul(s)

Calcul détaillé de la tension U

La tension totale aux bornes du module est la somme de la chute de tension ohmique ($RI$) et de la tension Seebeck contre-électromotrice ($\alpha \Delta T$).

\begin{aligned} U_{\text{Seebeck}} &= \alpha \times (T_h - T_c) \\ &= 0.05 \times 27 \\ &= 1.35 \text{ V} \\ U_{\text{Ohm}} &= R \times I \\ &= 2.0 \times 2 \\ &= 4.0 \text{ V} \\ U_{\text{Total}} &= 1.35 + 4.0 \\ &= 5.35 \text{ V} \end{aligned}

On remarque que la tension est majoritairement due à la résistance interne (4V) plutôt qu'à l'effet Seebeck (1.35V).

Calcul détaillé de la puissance électrique

La puissance électrique consommée par l'alimentation est le produit de cette tension par le courant.

\begin{aligned} P_{\text{elec}} &= U \times I \\ &= 5.35 \times 2 \\ &= 10.7 \text{ W} \end{aligned}

C'est l'énergie 'payée' pour faire fonctionner le système.

Calcul détaillé du COP

Enfin, le Coefficient de Performance est le ratio entre le froid produit (utile) et l'électricité consommée (coût).

\begin{aligned} COP &= \frac{9.8}{10.7} \\ &\approx 0.916 \end{aligned}

Un COP de 0.92 signifie que pour chaque Watt d'électricité fourni, on extrait un peu moins d'un Watt de chaleur. C'est un rendement typique pour la thermoélectricité.

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

Pour 1 W d'électricité consommé, le système pompe 0.92 W de chaleur. Ce n'est pas exceptionnel, mais c'est typique pour ce genre de $\Delta T$.

Points de vigilance

Ne pas confondre avec le rendement de Carnot (limite théorique) qui serait ici $T_c / (T_h - T_c) = 273/27 \approx 10$. Nous sommes très loin de l'idéal !

Points à Retenir

Le Peltier est un dispositif peu efficace énergétiquement. Il consomme plus d'électricité qu'il ne déplace de chaleur dans ce cas précis.

Le saviez-vous ?

Contrairement au chauffage électrique (résistance) qui a un COP de 1 (1W élec = 1W chaleur), une pompe à chaleur peut avoir un COP > 1. Ici, nous sommes légèrement en dessous de 1.

FAQ

Le COP peut-il être > 1 ?

Oui ! Si le courant est faible et le $\Delta T$ petit, le COP peut dépasser 1, voire 2 ou 3. Le Peltier devient alors plus efficace qu'une simple résistance chauffante inversée.

Le COP est d'environ 0.92.

A vous de jouer
Si P_elec = 20W et Qc = 10W, quel est le COP ?

📝 Mémo
Rentabilité énergétique moyenne mais fonctionnelle.

Schéma Bilan des Flux

Bilan des puissances pour I = 2A

📝 Grand Mémo : Ce qu'il faut retenir absolument

Synthèse sur le refroidissement thermoélectrique :

🔑
Effet Peltier : Proportionnel au courant (I), c'est l'effet utile qui pompe l'entropie.
⚠️
Effet Joule : Proportionnel au carré du courant (I²), c'est la limite principale à fort courant.
📉
Optimisation : Il existe toujours un courant optimal I_opt qui maximise le refroidissement. Au-delà, le module s'échauffe trop.

"Le Peltier est une lutte constante entre le pompage électronique d'entropie et la dissipation résistive irréversible."

🎛️ Simulateur : Influence du courant sur le froid

Modifiez le courant $I$ et la température froide $T_c$ pour observer l'évolution de la puissance frigorifique.

Paramètres

Courant $I$ (A) : 2.0

Température Froide $T_c$ (K) : 273

Puissance Froid $Q_c$ : - W

COP : -

📝 Quiz final : Testez vos connaissances

1. Si on inverse le sens du courant dans un module Peltier, que se passe-t-il ?

Rien, il chauffe toujours.
Les faces chaude et froide s'inversent.
Le module cesse de fonctionner.

2. Pourquoi le COP chute-t-il si le courant est trop fort ?

L'effet Joule (en $I^2$) augmente plus vite que l'effet Peltier (en $I$).
La conduction thermique augmente avec le courant.

📚 Glossaire

Coefficient Seebeck ($\alpha$): Propriété intrinsèque d'un matériau quantifiant la tension générée par une différence de température (V/K).
COP: Coefficient de Performance : Rapport entre l'énergie thermique utile extraite et l'énergie électrique consommée.
Joule (Effet): Dégagement de chaleur provoqué par le passage d'un courant dans un matériau conducteur.
Thermoélectricité: Branche de la physique liant phénomènes thermiques et électriques (Effets Peltier, Seebeck, Thomson).

Caractéristique	Valeur
Coefficient Seebeck global (\(\alpha\))	0.05 \(\text{V/K}\)
Résistance électrique interne (\(R\))	2.0 \(\Omega\)
Conductance ThermiqueCapacité du module à laisser passer la chaleur "parasite" du chaud vers le froid. (\(K\))	0.5 \(\text{W/K}\)

Paramètre	Valeur
R (Résistance)	2.0 \(\Omega\)
K (Conductance)	0.5 \(\text{W/K}\)
\(T_h\)	300 \(\text{K}\)
\(T_c\)	273 \(\text{K}\)

Analyse de l’effet Peltier

BOÎTE À OUTILS

Titre Outil

À DÉCOUVRIR SUR LE SITE

Objectifs Pédagogiques

Données de l'étude

Fiche Technique du Module (Modèle Simplifié)

Schéma de Principe du Module Peltier

Questions à traiter

Les bases théoriques

Correction : Analyse de l’effet Peltier

Question 1 : Flux Peltier absorbé

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Schéma (Avant Calculs)

Calcul(s)

Analyse Dimensionnelle

Calcul Détaillé

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 2 : Identification des pertes

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formules des Pertes

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Schéma (Avant Calculs)

Calcul(s)

Calcul détaillé de la perte Joule

Calcul détaillé de la conduction

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 3 : Équation de la puissance nette \(Q_c\)

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Schéma (Avant Calculs)

Calcul(s)

Dérivation Littérale

Schéma (Après Calculs)

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 4 : Calcul de \(Q_c\) pour I = 2A

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Schéma (Avant Calculs)

Calcul(s)

Bilan détaillé pas à pas

Schéma (Après Calculs)