mi a Seebeck-effektus és a Peltier-effektus?
- mi a Seebeck-hatás?
- mi a Peltier-hatás?
a Seebeck-effektus és a Peltier-effektus a két fő elv, amely a termoelektromos generátorok működését szabályozza.
a Seebeck-effektus és a Peltier-effektus egyaránt a termoelektromos hatás kifejezés alá sorolható. Bármely termoelektromos hatás magában foglalja a hőmérsékleti különbségek feszültségkülönbségekké történő átalakítását. A Seebeck és Peltier effektusok ugyanannak a fizikai folyamatnak a különböző megnyilvánulásai. Egyes esetekben összekapcsolódnak, és Seebeck-Peltier-effektusnak nevezik őket. A két hatás elválasztásának oka két különböző egyén független felfedezésének köszönhető. Először nézzük meg, mi a Seebeck-effektus részletesen.
mi a Seebeck-effektus?
a Seebeck-hatást a balti német fizikus, Thomas Johann Seebeck fedezte fel. A Seebeck-effektus olyan jelenség, amelyben két különböző elektromos vezető vagy félvezető közötti hőmérsékletkülönbség feszültségkülönbséget eredményez e két anyag között.
amikor a két vezető vagy félvezető egyikére hőt viszünk fel, az elektronok a hő hatására gerjesztődnek. Mivel a két oldal közül csak az egyik melegszik, az elektronok a két vezető hűvösebb oldala felé kezdenek mozogni. Ha mindkét vezető áramkör formájában van csatlakoztatva, akkor egyenáram áramlik át az áramkörön.
a Seebeck-effektus által termelt feszültségek kicsik. Az előállított feszültség tartománya általában néhány mikrovolt (volt egymilliomod része) / Kelvin hőmérsékletkülönbség a csomóponton. Ha a hőmérsékletkülönbség elég jelentős, egyes készülékek tovább tudnak előállítani néhány millivoltot (ami egy volt ezredrésze).
több ilyen eszköz csatlakoztatható párhuzamosan a maximális szállítható áram növelése érdekében. Az ilyen eszközökről kimutatták, hogy kis léptékű villamos energiát biztosítanak, ha nagy hőmérséklet-különbséget tartanak fenn a csomópontok között.
a Seebeck effektus segíthet kiszámítani az eszköz által generált elektromotoros mezőt. Ezt a Seebeck-együttható használatával lehet elvégezni. Az anyag Seebeck-együtthatója a megnövekedett termoelektromos feszültség nagyságának mértéke az adott anyag hőmérsékleti különbségeire adott válaszként. Az elektromotoros erő felhasználásával kiszámíthatjuk a termoelektromos anyag áramsűrűségét is. A vonatkozó egyenletek erre a következők:
Eemf= -s Xhamstert
J= (- xhamster41c9f)
itt a J az áramsűrűséget, míg az ONS a vezető helyi vezetőképességét jelöli.
mi a Peltier-effektus?
a Peltier-effektust Jean Charles Athanase Peltier francia fizikusról nevezték el, aki 1834-ben fedezte fel ezt a jelenséget. A Peltier-hatás a fűtés vagy hűtés jelenléte két különböző vezető villamosított csomópontjában. Ha egy áram két vezető közötti csomóponton keresztül áramlik, akkor a csomópontnál hő adható hozzá vagy távolítható el.
a Peltier-effektus bemutatása
a csomópontban időegységenként keletkező Peltier-hő, ahol a Peltier-együtthatók a Peltier-együtthatók.
Q=(A – B)I
itt az A és B a vezetők két végét jelenti, míg az I az elektromos áram. A Peltier-együtthatók azt mutatják, hogy mennyi hőt szállítanak töltésegységenként. Mivel a töltésnek folyamatosnak kell lennie egy csomóponton keresztül, a kapcsolódó hőáramlás diszkontinuitást alakít ki, ha a és a B közötti különbség eltér.
a Peltier-effektus a Seebeck-effektus hátsó hatásának tekinthető: ha egy egyszerű termoelektromos áramkör zárva van, akkor a Seebeck-effektus áramot vezet, amely viszont (a Peltier-effektus révén) mindig átadja a hőt a forró csomóponttól a hideg csomópontig.
egy tipikus Peltier hőszivattyú több csomópontot tartalmaz sorozatban, amelyeken keresztül áramot vezetnek. A csomópontok egy része hőt veszít a Peltier-effektus miatt, míg mások hőt nyernek. A termoelektromos hőszivattyúk kihasználják ezt a jelenséget, csakúgy, mint a hűtőszekrényekben található termoelektromos hűtőberendezések.