Seebeck effekti

Seebeck effekti, bir iletkenin bir ucundaki sıcaklık diğer ucundakinden farklı olduğunda, iletkenin uçları arasında gerilim oluşturulması olgusudur. Bu olgu, 19. yüzyılın başlarında Alman fizikçi Thomas Johann Seebeck tarafından ilk olarak tanımlanmıştır.

Seebeck effektini tanımlayınız?

Seebeck effekti, elektronlar gibi yük taşıyıcıların iletken içinde hareket etmesiyle ısı oluştuğuna dayanır. Bir iletkenin üzerine sıcaklık farkı uygulandığında, sıcak ucundaki yük taşıyıcıların soğuk ucundakilerden daha fazla kinetik enerjiye sahip olması, bu yük taşıyıcıların sıcak uctan soğuk uca doğru net bir akım oluşturmasına neden olur. Bu yük akımı, iletkenin üzerinden bir gerilim oluşturur ve bu gerilim bir voltmetre ile ölçülebilir.

Seebeck effektiyle oluşturulan gerilimin büyüklüğü, iletkenin üzerinden uygulanan sıcaklık farkına ve iletkenin kendi özelliklerine orantılıdır. Farklı malzemelerin farklı Seebeck katsayıları vardır ve bu katsayılar, birim sıcaklık farkı başına oluşan gerilimi tanımlar.

Seebeck effekti, ısıyı elektrik enerjisine dönüştüren termoelektrik jeneratörlerin işleyişinin temelidir. Bunlar, Seebeck effektini kullanarak bir iletken üzerinden gerilim oluşturur ve bu gerilimi, bir ampul veya pil gibi dış yükü çalıştırmak için kullanır.

Seebeck Katsayısı:

Seebeck katsayısı, iki nokta arasındaki gerilimdir, bu iki nokta arasındaki sıcaklık farkı 1 Kelvin olduğunda. Oda sıcaklığında, bakır-konstantan kombinasyonunun Seebeck katsayısı 41 mikrovolt/Kelvin'dir.

S = ΔV/ΔT = (Vsoğuk − Vsıcak)/(Tsıcak-Tsoğuk)

Burada,

• ΔV, malzeme boyunca küçük bir sıcaklık değişikliği (ΔT) uygulandığında elde edilen gerilim farkıdır.

• ΔV, soğuk taraftaki gerilimden sıcak taraftaki gerilim çıkarılarak tanımlanır.

Eğer Vsoğuk ve Vsıcak arasındaki fark negatifse, Seebeck katsayısı negatif olur.

Eğer ΔT küçük kabul edilirse.

Sonuç olarak, Seebeck katsayısını, üretilen gerilime göre sıcaklık türevi olarak tanımlayabiliriz:

S = d V /d T

Spin Seebeck Effekti:

Ancak, 2008 yılında manyetik bir metale ısı uygulandığında, elektronlarının spinlerine göre yeniden düzenlendiği keşfedildi. Ancak, bu yeniden düzenleme ısı üretmeyle ilgili değildi. Bu olgu, spin Seebeck effektidir. Bu etki, hızlı ve etkili mikro anahtarlarda kullanıldı.

Neden Seebeck katsayısı sıcaklık arttıkça artar?

Elektrik iletkenliği sıcaklık arttıkça artar ve yarıiletken karakteristikler gösterir. Yüksek Seebeck katsayısı ve düşük elektrik iletkenliği olan CuAlO2'nin, yük deliklerinin yüksek etkin kütlesi nedeniyledir.

Hangi sensör Seebeck effektini algılar?

Termokuple, birbirine benzemeyen iki metal birleşiminden oluşan bir elektrik cihazıdır. Sıcaklık sensörü olarak kullanılır. Seebeck effekti prensibine dayalı çalışır.

Seebeck effektinin uygulamaları:

• Termoelektrik jeneratörlerin birçok potansiyel uygulaması vardır, bunlar arasında uzak veya şebeke dışı yerlerde güç üretim, atık ısı kurtarma ve sıcaklık ölçümü bulunur. Uzay araçlarında veya yakıt erişimi sınırlı olan uzak bölgelerde, diğer güç üretim yöntemleri pratik olmayan durumlarda özellikle yararlıdırlar.

• Bu Seebeck effekti, genellikle sıcaklık değişimlerini ölçmek veya sistemleri açıp kapatmak için elektrik anahtarlarını aktive etmek üzere termokupllerde kullanılır. Yaygın olarak kullanılan termokuple metal kombinasyonları arasında konstantan/bakır, konstantan/demir, konstantan/krom ve konstantan bulunur.

• Seebeck effekti, ısı motoru olarak çalışan termoelektrik jeneratörlerde kullanılır.

• Bunlar ayrıca bazı enerji santrallerinde atık ısıyı ekstra elektrik enerjisine dönüştürmek için de kullanılır.

• Termoelektrik jeneratörler dışında, Seebeck effekti ve Peltier etkisi, Thomson etkisi gibi ilişkili olgular, termometri ve termofizik alanlarında birçok başka uygulama bulmaktadır. Ayrıca, termoelektrik malzemeler ve cihazların incelenmesinde de kullanılırlar.

Seebeck effektinin sınırlamaları:

Termoelektrik jeneratörlerin bir dezavantajı, çok verimli olmaları değildir. Bir termoelektrik jeneratörün verimliliği genellikle onun değerlik katsayısıyla ölçülür, bu da cihazın ısıyı elektrik enerjisine dönüştürme yeteneğini belirtir. Çoğu termoelektrik jeneratörün değerlik katsayısı 1'in altında olup, bu, emdiği ısıdan %1'den azını elektrik enerjisine dönüştürdüğünü ifade eder. Bu düşük verimlilik, termoelektrik jeneratörlerin pratik uygulamalarını sınırlar, ancak araştırmacılar, gelecekte verimliliğini artıracak yeni malzemeler ve tasarımlar üzerinde çalışıyorlardır.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.