Wat is het Thomson-effect?

Wat is het Thomson-effect?

Definitie van het Thomson-effect

Het Thomson-effect is een belangrijk onderdeel van het verschijnsel van thermoelectriciteit, dat de absorptie of afstoting van warmte in een geleider (of halfgeleider) beschrijft in aanwezigheid van een temperatuurgradiënt wanneer er een elektrische stroom door de geleider loopt.

Werkingsprincipe

Wanneer er een elektrische stroom door een geleider met een temperatuurgradiënt loopt, ervaren de elektronen (of andere ladingdragers) tijdens hun beweging een verschillend thermisch milieu. Omdat de dragers verschillende energiestaten hebben bij verschillende temperaturen, geven ze enige energie af (exothermisch) wanneer ze van het gebied met hoge temperatuur naar het gebied met lage temperatuur bewegen, en nemen ze energie op (endothermisch) wanneer ze van het gebied met hoge temperatuur bewegen. Dit verschijnsel kan worden omschreven door de Thomson-coëfficiënt (

σ) te kwantificeren, die de verandering in de gegenereerde warmte definieert wanneer een eenheid stroom door een eenheid temperatuurgradiënt loopt.

Formule voor het Thomson-effect

P T is de thermische vermogensdichtheid;

Σ is de Thomson-coëfficiënt

I∇ is de stroomintensiteit

∇T is de temperatuurgradiënt

Toepassingen

• Thermoelektrische koelers: Hoewel deze voornamelijk gebaseerd zijn op het Peltier-effect, is het begrip van het Thomson-effect zeer belangrijk voor het ontwerpen van efficiënte thermoelektrische koelers.

• Thermoelektrische generatoren: Het Thomson-effect is ook een factor om rekening mee te houden bij het ontwikkelen van thermoelektrische generatoren voor het omzetten van restwarmte in elektriciteit.

• Onderzoek naar thermoelektrische materialen: Het Thomson-effect biedt een belangrijke theoretische basis voor de ontwikkeling van nieuwe thermoelektrische materialen.