Die Seebeck-effek
Die Seebeck-effek is 'n verskynsel waarin 'n spanning tussen die eindes van 'n geleider gegenereer word wanneer die temperatuur by een einde verskil van die temperatuur by die ander einde. Dit is genoem na die Duitse fisikus Thomas Johann Seebeck, wat dit in die vroeë 19e eeu eerste beskryf het.
Definisie van die Seebeck-effek?
Die Seebeck-effek is gebaseer op die feit dat die beweging van laaddragers, soos elektrone, in 'n geleider hitte gegenereer. Wanneer 'n temperatuurverskil oor 'n geleider aangebring word, het die laaddragers by die warm einde meer kinetiese energie as dié by die koue einde, wat lei tot 'n netto vloei van laad van die warm einde na die koue einde. Hierdie vloei van laad skep 'n spanning oor die geleider, wat met 'n voltmeting gemeet kan word.
Die grootte van die spanning wat deur die Seebeck-effek gegenereer word, is eweredig aan die temperatuurverskil oor die geleider en die eienskappe van die geleider self. Verskillende materiaal het verskillende Seebeck-koeffisiënte, wat die teen 'nheid temperatuurverskil gegenereerde spanning beskryf.
Die Seebeck-effek is die basis vir die werking van termoelektriese generatore, wat toestelle is wat hitte omset in elektrisiteit. Hulle werk deur die Seebeck-effek te gebruik om 'n spanning oor 'n geleider te genereer, en dan deur daardie spanning te gebruik om 'n stroom deur 'n eksterne belasting, soos 'n ligbol of 'n batterij, te dryf.
Die Seebeck-koeffisiënt:
Die Seebeck-koeffisiënt is die spanning wat tussen twee punte op 'n geleider gegenereer word wanneer 'n temperatuurverskil van 1° Kelvin tussen hulle onderhou word. By kamertemperatuur het een sodanige kobber-konstantaan kombinasie 'n Seebeck-koeffisiënt van 41 mikrovolt per Kelvin.
S = ΔV/ΔT = (Vkoue − Vwarm)/(Twarm-Tkoue)
Waar,
ΔV dui die spanningverskil aan wat verkry word deur 'n klein temperatuurverandering (ΔT) langs die materiaal in te voer.
ΔV word gedefinieer as die spanning aan die koue kant minus die spanning aan die warm kant.
As die verskil tussen Vkoue en Vwarm negatief is, is die Seebeck-koeffisiënt negatief.
As ΔT as klein beskou word.
Daarom kan ons die Seebeck-koeffisiënt definieer as die eerste afgeleide van die gegenereerde spanning met betrekking tot temperatuur:
S = d V /d T
Die Spin Seebeck Effek:
Dit is egter in 2008 ontdek dat wanneer hitte toegepas word op 'n magneetmetale, sy elektrone herordening volgens hul spin. Hierdie herordening was egter nie verantwoordelik vir die generering van hitte nie. Hierdie verskynsel is dieselfde as die spin Seebeck effek. Hierdie effek is gebruik in die skepping van vinnige en doeltreffende mikroskake.
Hoekom styg die Seebeck-koeffisiënt met toenemende temperatuur?
Elektriese geleidbaarheid neem toe met toenemende temperatuur, wat semigedrag vertoon. Die hoë Seebeck-koeffisiënt en lae elektriese geleidbaarheid van CuAlO2 is te wyte aan die hoë effektiewe massa van laadholtes.
Welke sensor detecteer die Seebeck-effek?
Die termokoppeling is 'n elektriese toestel wat bestaan uit twee ongelike metaaljoints wat saamgevoeg is. Dit word as 'n temperatuursensor gebruik. Dit werk op die beginsel van die Seebeck-effek.
Toepassings van die Seebeck-effek:
Termoelektriese generatore het 'n aantal potensiële toepassings, insluitend kragopwekking vir afgeleë of buite-gridsituasies, afvalhitte-herwinning, en temperatuur-sensing. Hulle is veral nuttig in situasies waar ander vorme van kragopwekking nie prakties is nie, soos in ruimtevaartuie of in afgeleë areas waar toegang tot brandstof beperk is.
Hierdie Seebeck-effek word dikwels in termokoppeling gebruik om temperatuurvariasies te meet of om elektriese skake te aktiveer wat die stelsel aan of af skakel. Termokoppeling metaalkombinasies wat algemeen gebruik word, sluit konstantaan/koper, konstantaan/yser, konstantaan/krom, en konstantaan in.
Die Seebeck-effek word in termoelektriese generatore gebruik, wat as hitte-engines dien.
Hierdie word ook in sommige kragstasies gebruik om afvalhitte om te skakel in ekstra krag.
Behalwe hul gebruik in termoelektriese generatore, het die Seebeck-effek en verwante verskynsels, soos die Peltier-effek en die Thomson-effek, 'n aantal ander toepassings in velde soos termometrie en termofisika. Hulle word ook gebruik in die studie van termoelektriese materiale en toestelle.
Beperkings van die Seebeck-effek:
Een nadeel van termoelektriese generatore is dat hulle nie baie doeltreffend is nie. Die doeltreffendheid van 'n termoelektriese generator word tipies gemeet deur sy verdienstegetal, wat 'n maatstaf is van die toestel se vermoë om hitte om te skakel in elektrisiteit. Die meeste termoelektriese generatore het 'n verdienstegetal van minder as 1, wat beteken dat hulle minder as 1% van die hitte wat hulle absorbeer, om skuif in elektrisiteit. Hierdie lae doeltreffendheid beperk die praktiese toepassings van termoelektriese generatore, maar navorsers werk aan die ontwikkeling van nuwe materiale en ontwerpe wat hul doeltreffendheid in die toekoms kan verbeter.
Verklaring: Respek vir die oorspronklike, goede artikels wat waarde het gedeel te word, as daar inbreuk gemaak word kontak ons asb. om dit te verwyder.
