Peltierkoeffizienten

Der Peltierkoeffizient π beschreibt die Wärmemenge, die an der Grenzfläche zweier unterschiedlicher Leiter pro Zeiteinheit durch einen elektrischen Stromfluss transportiert wird. Er ist definiert durch die Beziehung Qdot = π I, wobei Qdot der Wärmestrom und I der elektrische Strom ist. Die Vorzeichenregelung hängt von der Orientierung der Verbindung ab; üblicherweise bedeutet ein positiver π, dass Wärme an der Kontaktstelle absorbiert wird, wenn Strom in einer festgelegten Richtung fließt.

Für ein Thermopaar aus zwei Materialien i und j gilt der Peltierkoeffizient als πij = (αi − αj) T, wobei αi und αj die Seebeckkoeffizienten der Materialien und T die absolute Temperatur sind. Eine eng verwandte Größe ist der Kelvin-Beziehungssatz π = S T, wobei S der Seebeckkoeffizient ist. Damit ist der Peltierkoeffizient temperaturabhängig und materialabhängig; er kann sich mit dem Temperaturbereich verändern.

Bedeutung und Anwendungen: Der Peltiereffekt wird in Thermoelektrikern genutzt, insbesondere in Kühl- und Heizmodulen, den sogenannten Peltier-Kühlkörpern. Durch Umkehrung des Stromflusses wechseln der Ort von Wärmeaufnahme und -abgabe, was eine präzise Temperatursteuerung ermöglicht. In der Praxis hängt die Leistungsfähigkeit solcher Bauelemente von Materialeigenschaften wie dem Seebeckkoeffizienten, der elektrischen Leitfähigkeit und der Wärmeleitfähigkeit ab, zusammengefasst im figures of merit ZT. Der Peltierkoeffizient variiert mit Temperatur und Materialpaar; daher sind genaue Werte oft kennlinienabhängig und für spezifizierte Betriebsbedingungen anzugeben.

Siehe auch: Seebeckkoeffizient, Kelvin-Beziehungen, Thermoelektrik, Peltierelement.