Mikä on Thomsonin ilmiö?

Mikä on Thomsonin vaikutus?

Thomsonin vaikutuksen määritelmä

Thomsonin vaikutus on tärkeä osa termoelektrisuuden ilmiötä, joka kuvaa lämmön absorboitumista tai vapautumista johtimesta (tai semijohtimesta) lämpögradientin ja sähkövirran läsnäollessa.

Toimintaperiaate

Kun sähkövirta kulkee lämpögradientin läpi, elektronit (tai muut varmukset) kohtaavat erilaisen lämpöympäristön liikkumisensa aikana. Koska varmukset ovat eri energiatiloissa eri lämpötiloissa, ne vapauttavat energiaa (eksotermista), kun ne siirtyvät korkeammasta lämpötilasta matalampaan lämpötilaan, ja ne absorbittelevat energiaa (endotermista), kun ne siirtyvät korkeammasta lämpötilasta. Tätä ilmiötä voidaan kuvailla Thomsonin kerroin (

Σ) määrittämällä, joka määrittelee lämmön muutoksen, kun yksikkömääräinen virta kulkee yksikkölämpögradientin läpi.

Thomsonin vaikutuksen kaava

P T on lämmön teho yksikköpituudessa;

Σ on Thomsonin kerroin

I∇ on virran intensiteetti

∇T on lämpögradientti

Sovellukset

• Termoelektriset jäähdytyslaitteet: Vaikka perustuvat pääasiassa Peltierin vaikutukseen, Thomsonin vaikutuksen ymmärtäminen on hyvin tärkeää tehokkaiden termoelektristen jäähdytyslaitteiden suunnittelussa.

• Termoelektriset generaattorit: Thomsonin vaikutus on myös tekijä, jota on otettava huomioon, kun kehitetään termoelektrisiä generaattoreita, jotka muuntavat jätteelämmön sähköksi.

• Tutkimus termoelektrisistä materiaaleista: Thomsonin vaikutus tarjoaa tärkeän teoreettisen perustan uusien termoelektristen materiaalien kehittämiselle.