¿Sabías que la mayor parte de la energía que consume un vehículo se pierde en forma de calor? ¿Y que la única manera que tenemos de aprovechar el calor del Sol es para agua sanitaria? ¿Te imaginas poder aprovechar toda esta energía para producir electricidad en lugar de desecharla? En esta experiencia conocerás los dispositivos termoeléctricos, toda una familia de materiales que permiten que esto esté cada vez más a nuestro alcance.

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Cesta de materiales

Presiona en los puntos interactivos de la imagen.

Manos a la obra

Paso 1

• Visualizad el siguiente vídeo. ¿Sabíais que se trata de una investigación llevada a cabo en Galicia y dirigida por gallegos?

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 Paso 2

Ahora vamos a aprender un poquito más sobre estos materiales, experimentando en el aula:

• Echa agua caliente en uno de los recipientes de aluminio y agua con hielo en el otro.
• Junta ambos recipientes, dejando las dos placas Peltier (conectadas en serie) entre ambas. Observa el que sucede.

Paso 3

• Propón diferentes hipótesis sobre el funcionamiento del dispositivo.

Paso 4

• Valida/Refuta tus hipótesis realizando diferentes experimentos. Puedes observar lo que sucede si retiras las placas Peltier del medio de las cajas de aluminio, si retiras solo una placa... ¿Qué sucede si echas el agua caliente en el recipiente que antes echaste el hielo y viceversa?

Paso 5

• Extrae conclusiones sobre lo sucedido, justificándolas en base a la experimentación. 

Paso 6

• Conecta una pila a una placa Peltier y toca ambas caras de esta. Observa y describe lo que sucede. (Ten cuidado, no dejes mucho tiempo enchufado el módulo antes de tocarlo, podrías quemarte). ¿Son reversibles estos dispositivos?

Paso 7

• Pensad en un fenómeno en el que se pierda energía en forma de calor, y proponed un diseño para tratar de aprovecharla empleando los materiales termoeléctricos. Es suficiente con que propongáis y argumentéis vuestra idea, no hace falta construir ningún dispositivo. Podéis realizar un boceto o esquema de cómo colocaríais el módulo termoeléctrico en vuestra aplicación.

Paso 8

Comunica los resultados. Redactad en grupo un pequeño informe sobre lo observado y las conclusiones obtenidas. Recordad emplear un lenguaje científico. El informe debe ser breve e incluir los siguientes apartados:

1. Introducción: ¿Qué observasteis?
2. Hipótesis: ¿Qué hipótesis propusisteis en clase? ¿Cuáles decidisteis verificar/refutar? ¿Qué experimentos diseñasteis? 
3. Resultados: ¿Qué observasteis al modificar el diseño del dispositivo?
4. Análisis de resultados: ¿Cómo funcionan los dispositivos termoeléctricos? Razona la respuesta en base a los resultados obtenidos.
5. Transferencia tecnológica: Diseñad un sistema de aprovechamiento de la energía en una situación real. Indicad solamente la idea y un pequeño esquema/boceto.

Tips docentes

Consejos técnicos

 No emplees cola termofusible ni ningún pegamento aislante térmico para pegar los módulos Peltier en el recipiente de aluminio, ya que mitigarías el efecto al aislar termicamente el módulo. Si lo quieres pegar emplea pasta conductiva o unos puntitos pequeños de cola en las esquinas. Asegúrate de que quede bien pegado, que tenga un bueno contacto térmico.

 Conecta dos placas Peltier en serie para el dispositivo de transformación de calor en electricidad. Ten cuidado con la polaridad (fijate en el color de los cables).

 Asegúrate de que los lados con letras de las dos placas Peltier entran en contacto con el mismo recipiente de aluminio.

En el siguiente vídeo puedes ver un ejemplo de diseño y funcionamiento del dispositivo:

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Orientaciones y variaciones metodológicas

Los siguientes puntos son solo consejos y posibles variaciones que se pueden adaptar mejor a tus preferencias. Puedes realizar todas las modificaciones que consideres oportunas.

 El dispositivo funciona también con agua caliente y agua del tiempo, el hielo solo ayuda la que funcione mejor. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, mejor funcionará.

 Para orientar al alumnado en la propuesta de hipótesis, pódes lanzar las siguientes preguntas:

1. ¿Cómo se está transmitiendo la energía entre ambos recipientes?
2. ¿Qué sucederá con la temperatura del agua de ambos?
3. ¿Por qué se mueve el motor?

 Al intercambiar el recipiente caliente y el frío, puedes llenarlos primero con agua del tiempo y dejarlos un minuto, para que vuelvan a alcanzar la temperatura ambiente. 

 Ten mucho cuidado con la placa Peltier cuando la conectas a la fuente de alimentación, ya que aumenta su temperatura y puede llegar a quemar. No dejes que el alumnado lo utilice sin supervisión.

 El proyecto puede extenderse la una colaboración entre los departamentos de Física y Química y Tecnología. En la materia de Física y Química se mostraría el funcionamiento de los materiales termoeléctricos y se trabajarían los conceptos energéticos, mientras que en el de Tecnología podría realizarse un proyecto sostenible que se alimente con este tipo de dispositivos.

 No es necesario visualizar el vídeo inicial para el desarrollo de la práctica, su objetivo es que el alumnado conozca investigaciones científicas que se realizan en su entorno.

 Si queremos investigar un poco más, podríamos estudiar la relación entre la diferencia de temperatura entre las dos caras de una placa Peltier y el voltaje que se genera. Desconecta una de las placas del motor y mide la diferencia de potencial con un polímetro. Con esto podrías tener un proyecto para una feria científica!

 La práctica se puede ampliar aun más si empleamos termómetros para medir la diferencia de temperatura que somos capaces de generar entre las dos caras de una placa Peltier, cuando la conectamos a la fuente de alimentación.

 Es posible eliminar la conversión de energía eléctrica en temperatura (punto 5 del método de trabajo).

Tu clase en un clic

 

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