L'effet Peltier (aussi appelé effet thermoélectrique) est un phénomène physique de déplacement de chaleur en présence d'un courant électrique. L'effet se produit dans des matériaux conducteurs de natures différentes liés par des jonctions (contacts). Une des jonctions se refroidit alors légèrement, pendant que l'autre se réchauffe. Cet effet a été découvert en 1834 par le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) Jean-Charles Peltier.
La figure ci-contre montre le circuit thermoélectrique de base.
Deux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) conducteurs de natures différentes a et b sont reliés par deux jonctions en X et W. Dans le cas de l’effet Peltier, un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) I est imposé au circuit, en plaçant par exemple une source de courant électrique entre Y et Z, ce qui entraîne une libération de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) Q à une jonction et une absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par...) de chaleur à l’autre jonction. Le coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain...) Peltier relatif aux matériaux a et b Πab est alors défini par :
Si un courant imposé dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) Y→W→X→Z entraîne une libération de chaleur en X et une absorption en W, alors Πab est positif.
L’effet Peltier est lié au transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) d’entropie par les porteurs de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) (électrons ou trous) au sein du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...). Ainsi lorsqu'il y a dans le schéma de principe ci-dessus une libération de chaleur en X et une absorption en W, cela est dû au fait que les électrons ou les trous gagnent de l'entropie (En thermodynamique, l'entropie est une fonction d'état introduite en 1865 par Rudolf Clausius...) en passant du matériau b au matériau a en W (il y a donc absorption de chaleur), tandis que réciproquement ils reperdent de l'entropie en passant du matériau a au matériau b en X (il y a donc libération de chaleur).
On a en fait deux réactions chimiques (les espèces chimiques étant des défauts ponctuels du semi-conducteur) :
Les réactions ne sont possibles que s'il y a une circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) de charges entre les deux lieux sièges des réactions.
On peut faire une analogie avec une centrale thermique (Une centrale thermique est une centrale électrique qui produit de l'électricité...) et un chauffage :
Dans l'effet Peltier (L'effet Peltier (aussi appelé effet thermoélectrique) est un phénomène physique de déplacement...), on s'intéresse à la capacité de la centrale thermique à absorber de la chaleur.
L'effet Peltier est à la base des systèmes de refroidissement par effet thermoélectrique :
On peut noter que le phénomène inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...) existe : une différence de température entre les deux jonctions W et X peut induire une différence de potentiel électrique (Le potentiel électrique est l'une des grandeurs définissant l'état électrique d'un point de...), c'est l'Effet Seebeck. Lord Kelvin (Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température...) a montré que les effets Peltier et Seebeck sont liés, et que le coefficient Peltier est lié au coefficient Seebeck S par la relation :