Aumentar el calor de una de las dos resistencias aumentará el ruido de Johnson en esa resistencia. Esto generará un voltaje de ruido a través de la resistencia, ¿convertirá esto esencialmente la energía térmica en energía eléctrica? Si el calor y la resistencia fueran lo suficientemente altos, ¿podría reemplazarse la segunda resistencia por un diodo y un capacitor para rectificar el ruido?
El ruido de Johnson es solo la variación estadística del voltaje a través de una resistencia que se debe al movimiento aleatorio de las cargas dentro de ella.
Si calcula los números, la cantidad de energía que esto representa es muy, muy pequeña, incluso cuando se mide en un ancho de banda de 1 GHz, solo estamos hablando de 4 picovatios (-84 dBm). Si quisiera producir 3.3V a partir de esto, solo obtendría alrededor de 1 picoamperio, suponiendo que pudiera encontrar un diodo cuya fuga sea significativamente menor que eso.
Tenga en cuenta que en el caso de dos resistencias con el mismo valor, la potencia de ruido de Johnson se dividirá por igual entre ellas, con la mitad disipada en la resistencia de fuente (caliente) y la otra mitad disipada en la resistencia de carga (fría). Pero también tenga en cuenta que cualquier circuito real tendrá valores distintos de cero de inductancia y capacitancia parásitas, y estos servirán para limitar el ancho de banda de la transferencia de ruido, haciendo que una mayor parte de la energía permanezca en la fuente y menos se transfiera a la carga.
Sí, la energía eléctrica fluirá de la resistencia caliente a la fría. Esto no viola la segunda ley de la termodinámica: es básicamente otro mecanismo para la conducción de calor de un objeto caliente a uno frío. En este caso, el calor es conducido por los electrones (que de todos modos es el mecanismo normal para los metales y los conductores).
Como se mencionó en la respuesta anterior, la potencia de ruido generada es 4.k.deltaT.BW (independiente de la resistencia), y en la transferencia de potencia máxima, solo 1/4 de esto se entregará a la carga. Tenga en cuenta que esta ecuación de transferencia de energía incluye un término de diferencia de temperatura: la resistencia "caliente" no solo generará voltaje y enviará energía a la fría, sino que la fría generará (menos) energía y le enviará la caliente. La diferencia de temperatura es lo que importa. A 1 GHz, esto es solo 4 pW para una diferencia de 300 K. Si la diferencia de temperatura entre el transmisor y el receptor fuera de solo 10 grados, la potencia sería aún menor.
Rectificar esto con un diodo (semiconductor) es teóricamente posible, pero ni siquiera cerca de la práctica. Un diodo conduce asimétricamente en todos los valores de polarización, pero para señales pequeñas como esta (<< uV), la asimetría no es lo suficientemente 'aguda', por lo que hay muy poca diferencia entre la corriente directa y la fuga inversa.
Un mejor enfoque sería construir una termopila que genere un voltaje de CC directamente debido a las diferentes movilidades de electrones en diferentes materiales.
Eugenio Sh.
Pirohaz
rdtsc
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