UNIVERSITAS SUMATERA UTARA V
+ -
B
B T2
T1 A
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Efek Seebeck
Penemuan pertama kali terkait dengan termoelektrik terjadi pada tahun 1821, seorang fisikawan Jerman yang bernama Thomas Johan Seebeck melakukan
eksperimen dengan menggunakan dua material logam yang berbeda yaitu tembaga dan besi. Kedua logam itu dirangkai menjadi sebuah sambungan dimana salah
satu sisi logam dipanaskan dan sedangkan satu sisi logam yang lainya tetap dijaga pada suhu konstan sehingga arus akan mengalir pada rangkaian tersebut. Arus
listrik yang mengalir akan mengindikasikan adanya beda potensial antara ujung – ujung kedua sambungan. Jarum kompas yang sebelumnya telah diletakkan
diantara dua plat tersebut ternyata mengalami penyimpangan atau bergerak hal ini disebabkam adanya medan magnet yang dihasilkan dari proses induksi
elektromagnetik yaitu medan magnet yang timbul karena adanya arus listrik pada logam. Dibawah ini adalah simulasi dari rangkaian kedua logam A dan logam B
Gambar 2.1 Eksperimen Rangkaian dari Efek Seebeck
Hubungan antara tegangan V dan perbedaan temperature T
1
dan T
2
antara kedua ujung logam S
A
dan S
B
dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.
V
AB
= ∫ �
�
� − �
�
� ��
�
2
�
1
2.1 V
AB
= S
A
– S
B
T
2
– T
2
2.2 Keterangan
V
AB
: Tegangan pada logam A dan logam B Volt S
A
dan S
B
: Koefisien Seebeck dari logam A dan logam B T
1
dan T
2
: Temperatur 1 K dan Temperatur 2 K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
I Conductor B
Conductor A
2.2 Efek Peltier
Pada tahun 1834 seorang fisikawan Francis bernama Jean Charle Athanase Peltier, menyelidiki kembali eksperimen dari efek Seebeck . Peltier menemukan
kebalikan dari fenomena Seebeck ketika arus listrik mengalir pada suatu rangkaian dari material logam yang berbeda terjadi penyerapan panas pada
sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainya. Pelepasan dan penyerapan panas bersesuaian dengan arah arus listrik pada
logam. Arus listrik dengan besar I sepanjang junction dari 2 konduktor yang berbeda A dan B dengan koefisien peltier
ᴨ
A
dan ᴨ
B
menghasilkan kalor dengan tingkat menurut:
W = ᴨ
A
- ᴨ
B
.I 2.3
Pada gambar dibawah, nilai W bisa positif ataupun negatif. Nilai negatif menandakan pendinginan dari junction. Berlawanan dengan pemanasan joule,
efek peltier sifatnya reversible dan tergantung dari arah arus listrik.
Gambar 2.2 Efek peltier
Efek peltier terjadi karena adanya arus listrik yang mempunyai arus kalor dalam konduktor homogeni, yang terjadi walaupun temperature dalam keadaan
konstan. Akibat dari arus kalor menurut ᴨ . I. Persamaan kalor peltier adalah
keseimbangan dari aliran kalor dari dan menujuinterface. Arus kalor bersama arus listrik dapat dijelaskan melalui perbedaan kecepatan aliran elektron yang
membawa arus listrik. Kecepatan aliran bergantung pada energi dari elektron yang mengalami konduksi. Contoh, apabila kecepatan aliran dari elektron dengan
energi lebih dari potensi kimia energi Fermi lebih besar dari elektron dengan energi lebih rendah, arus listrik bersama arus kalor dengan arah berlawanan
karena beban listrik negatif. Dalam hal ini , koefisien peltier bernilai negative.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Situasi yang sama akan terjadi untuk n semikonduktor , dimana arus listrik yang
dibawa oleh elektron dalam keadaan ikatan konduksi. Koefisien Seebeck S dan Peltier
ᴨ menurut hubungan ᴨ = T.S
2.4 Yang sudah ditemukan oleh Lord Kelvin, tapi untuk setiap nilai derivasi
yang valid hanya dapat dibuktikan setelah menggunakan teori kinetik dari konduksi elektron atau termodinamika setelah menggunakan teori kinetik dari
konduksi elektron atau termodinamika ireversibel. Hubungan kelvin menghubungkan material untuk 2 efek fisika yang berbeda, dimana efek peltier
mempunyai penjelasan yang simpel seperti yang dijelaskan diatas.
2.3 Elemen Peltier
Kategori