Was ist der Thomson-Effekt?

Was ist der Thomson-Effekt?

Definition des Thomson-Effekts

Der Thomson-Effekt ist ein wichtiger Teil des Phänomens der Thermoelektrizität, das die Wärmeabsorption oder -abgabe in einem Leiter (oder Halbleiter) in Gegenwart eines Temperaturgradienten beschreibt, wenn durch den Leiter ein elektrischer Strom fließt.

Funktionsprinzip

Wenn ein elektrischer Strom durch einen Leiter mit einem Temperaturgradienten fließt, erfahren die Elektronen (oder andere Ladungsträger) während ihrer Bewegung eine unterschiedliche thermische Umgebung. Da die Träger bei verschiedenen Temperaturen verschiedene Energiezustände haben, geben sie Energie ab (exotherm), wenn sie von der Hochtemperaturregion in die Niedrigtemperaturregion wechseln, und absorbieren Energie (endotherm), wenn sie aus der Hochtemperaturregion kommen. Dieses Phänomen kann durch den Thomson-Koeffizienten (

T) quantifiziert werden, der die Änderung der erzeugten Wärme definiert, wenn eine Einheit des Stroms durch eine Einheit des Temperaturgradienten fließt.

Formel des Thomson-Effekts

P T ist die thermische Leistung pro Längeneinheit;

Σ ist ein Thomson-Koeffizient

I∇ ist die Stromstärke

∇T ist der Temperaturgradient

Anwendung

• Thermoelektrische Kühler: Obwohl hauptsächlich auf dem Peltier-Effekt basierend, ist das Verständnis des Thomson-Effekts für die Entwicklung effizienter thermoelektrischer Kühler sehr wichtig.

• Thermoelektrische Generatoren: Der Thomson-Effekt ist auch ein Faktor, der bei der Entwicklung von thermoelektrischen Generatoren zur Umwandlung von Abwärme in elektrische Energie berücksichtigt werden muss.

• Forschung zu thermoelektrischen Materialien: Der Thomson-Effekt bietet eine wichtige theoretische Grundlage für die Entwicklung neuer thermoelektrischer Materialien.