Thermocouples

[invitec2972100]

Bonjour,

j'ai un laboratoire sur l'échange de chaleur, il y a dans l'introduction de la manipulation une explication théorique que j'ai dans l'ensemble assez bien compris, mais pas la partie sur les thermocouples. Sur le graphique en pièce jointe, je n'ai pas très bien compris le développement qui a conduit à la formule de la force électromotrice. (Je sais que la formule s'obtient en faisant le coefficient de Seebeck x la différence de température) mais voila je trouve quelque incohérence, sur le schéma on voit que le courant va de T1(+) à T1(-) or comment la force électromotrice peut elle exister ? Si je ne me trompe pas, la différence de température va créer un déplacement d'électron. Mais si la température de départ est la même que la température d'arrivée...comment la boucle est-elle bouclée ? Je ne sais pas si ma question est claire. Mais si elle ne l'est pas, quelqu'un pourrait-il me dire comment il obtient la force électromotrice de ce thermocouple de la manière la plus détaillé possible ??

je galère assez parce qu'il y a pas trop d'infos sur ces thermocouples et même si la compréhension n'est pas indispensable pour le labo, elle m'aiderait.

Je vous remercie d'avance !
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[invitec2972100]

Personne pour les thermocouples ?

[LPFR]

Bonjour.
Pour chacune des jonctions:
V₊ - V_b = S_ab T₁
V_- - V_b = S_ab T₂
Ce qui donne:
V₊ - V_- = S_ab (T₁ - T₂) = (S_a - S_b) (T₁ - T₂)
Je vous laisse adapter les indices à votre notation.
Au revoir.

[Jeanpaul]

On a effectivement l'habitude de dire que la ddp est proportionnelle à la différence de températures entre soudures. C'est vrai évidemment mais ça n'explique pas bien ce qui se passe.
Il vaut mieux dire qu'il apparait dans le fil un champ électromoteur proportionnel au gradient de température et à une constante de Seebeck qui dépend du matériau.
Quand on intègre ce champ, cela fait une différence de tension proportionnelle à une différence de températures. Sur le schéma, il est alors facile de voir qu'on a 3 fils, qu'entre les deux marqués T+ et T-, il n'y a pas d'effet thermoélectrique puisqu'ils sont à la même température. Finalement, on n'a que la différence des constantes de Seebeck que multiplie la différence de températures et c'est ça qu'on mesure.
Vieux souvenir du cours de de Gennes sur les fermions !

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour Jeanpaul.
Je ne sais pas s'il y a un seul thermocouple pour lequel la tension soit vraiment proportionnelle à la différence des températures pour des écarts importants. Pour les thermocouples courants ce n'est pas le cas.
Quant aux raisons profondes de la dépendance, je n'ai jamais rien compris. Surtout lorsque l'on sait que certains thermocouples très prisés sont des alliages similaires avec des concentrations différentes comme Pt-Rh et le W-Re.
Cordialement,

[Jeanpaul]

Je suis loin d'être spécialiste mais j'ai quand même l'impression que les couples très prisés sont ceux qui fonctionnent bien à haute température. A température plus raisonnable, on a d'autres moyens (résistances variables).
C'est assez compliqué, surtout qu'il y a des phénomènes qu'on passe sous silence, comme la ddp de contact mise en évidence par Volta, je crois et qui se manifeste dans les cellules photoélectriques à vide. Je crois me souvenir que c'est lié au niveau et à la répartition de Fermi qui se promènent et influent sur le transport des électrons.
Attendons qu'un caïd de physique des solides se manifeste...