Peltier-Effekt: Wärmepumpe

Prinzip

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die mechanische oder elektrische Energie ausnutzt, um Wärmeenergie von einem Medium A in ein Medium B zu pumpen. Die dem Medium B zugeführte Wärme Q ist dabei größer als die aufgewendete mechanische bzw. elektrische Energie E₀. Die Güte einer Wärmepumpe wird durch die sogenannte Leistungsziffer ε = Q / E₀ beschrieben. Es gilt stets ε > 1.

Die Wärmepumpe ist den Schülern als wichtiges Element alternativer Heizungstechnik bekannt. In der Industrie findet man meistens Kompressions-Wärmepumpen.

In diesem Versuch wird eine Peltier-Wärmepumpe verwendet. Die wichtigste Eigenschaft eine Wärmepumpe, dass die Leistungsziffer größer als 1 ist, gilt auch hier:

Die Wärmepumpe liefert mehr Wärmeenergie als elektrische Energie eingesetzt wird, denn sie entzieht einem anderen Medium (der Umgebung) Wärme. Dafür werden  z.B.  Sonnenkollektoren oder Erdwärme o.ä. genutzt.

Im Experiment erwärmt sich das Wasser während sich der Aluminiumblock abkühlt. Der Aluminiumblock übernimmt daher die Funktion der Umgebung.

Vorteile

• Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie
• Direkter Schutz des Thermoelementes vor Überhitzung durch fest montierte Aluminiumplatten
• Zusätzlicher Aluminiumblock zur Speicherung von Wärmeenergie

Aufgaben

1. Kann man beim Umwandeln von elektrischer Energie in Wärme Energie hinzugewinnen? 
2. Bestimme die eingesetzte elektrische Energie und die gewonnene Wärmeenergie.

Lernziele

• Wärmepumpe
• Peltier-Effekt