Introdução
As substâncias termoelétricas são materiais promissores para a coleta de calor residual. Exemplos disso seriam a geração de energia elétrica por meio da conversão do calor do escapamento de automóveis ou de dispositivos de resfriamento usados em usinas de energia. As propriedades físicas importantes a serem consideradas são o chamado Coeficiente SeebeckO coeficiente Seebeck é a razão entre a tensão termoelétrica induzida e a diferença de temperatura entre dois pontos em um condutor elétrico.coeficiente Seebeck (S) e a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica δ). A conhecida figura de mérito (Z) descreve a eficiência de tais materiais:
ZT = (S2 λ-1)
com
σ= DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade
T = temperatura
Com base na fórmula, pode-se concluir que, para um alto valor de Z, o material deve ter um alto efeito Seebeck e um baixo valor de Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica.
O PbTe é um candidato em potencial para essas aplicações, pois tem um Coeficiente SeebeckO coeficiente Seebeck é a razão entre a tensão termoelétrica induzida e a diferença de temperatura entre dois pontos em um condutor elétrico.coeficiente Seebeck moderado e uma Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica relativamente baixa
Resultados e discussão
O calor específico das amostras de PbTe foi medido com o NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® na faixa de temperatura de RT a 300°C usando o método de proporção.
A Figura 1 mostra a curva Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp da amostra de PbTe. Os valores de calor específico estão na faixa de 0,15 J/(g*K) a 0,16 J/(g*K), o que é típico desse material.
A Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica do PbTe foi medida com o NETZSCH LFA 457 MicroFlash®. A Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica pode ser calculada aplicando-se a seguinte fórmula:
com
Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp = calor específico
ρ = DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade
λ = Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica
A Figura 2 mostra as curvas de Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica, calor específico e Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica.
Resumo
A Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica e o calor específico do PbTe foram medidos com a instrumentação LFA e DSC, respectivamente. A Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica, que é uma propriedade física muito importante para a avaliação da eficiência dos materiais termoelétricos, foi calculada utilizando esses dados juntamente com a DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade do material. O PbTe apresentou a redução esperada na Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica com o aumento da temperatura, como normalmente observado em outros materiais semicondutores.