L'efecte Seebeck
L'efecte Seebeck és un fenòmen en què es genera una tensió entre les dues extremitats d'un conductor quan la temperatura a una extremitat és diferent de la temperatura a l'altra. Va ser nomenat així en honor del físic alemany Thomas Johann Seebeck, qui el va descriure per primer cop al principi del segle XIX.
Definir l'efecte Seebeck?
L'efecte Seebeck es basa en el fet que el moviment dels portadors de càrrega, com els electrons, en un conductor genera calor. Quan s'aplica una diferència de temperatura a través d'un conductor, els portadors de càrrega a l'extremitat calenta tenen més energia cinètica que aquells a l'extremitat freda, produint un flux net de càrrega de l'extremitat calenta a l'extremitat freda. Aquest flux de càrrega crea una tensió a través del conductor, que es pot mesurar amb un voltmetre.
La magnitud de la tensió generada per l'efecte Seebeck és proporcional a la diferència de temperatura a través del conductor i les propietats del conductor mateix. Diferents materials tenen diferents coeficients de Seebeck, que descriuen la tensió generada per unitat de diferència de temperatura.
L'efecte Seebeck és la base del funcionament dels generadors termoelectrics, que són dispositius que converteixen la calor en electricitat. Funcionen utilitzant l'efecte Seebeck per generar una tensió a través d'un conductor, i després utilitzant aquesta tensió per fer passar una corrent a través d'una càrrega externa, com podria ser una bombolla o una bateria.
El coeficient de Seebeck:
El coeficient de Seebeck és la tensió produïda entre dos punts d'un conductor quan es manté una diferència de temperatura de 1 grau Kelvin entre ells. A temperatura ambiente, una combinació de cobre i constantan té un coeficient de Seebeck de 41 microvolts per Kelvin.
S = ΔV/ΔT = (Vfred − Vcalent)/(Tcalent-Tfred)
On,
ΔV significa la diferència de tensió obtinguda introduint un petit canvi de temperatura (ΔT) a través del material.
ΔV es defineix com la tensió al costat fred menys la tensió al costat calent.
Si la diferència entre Vfred i Vcalent és negativa, el coeficient de Seebeck és negatiu.
Si ΔT es considera petit.
Com a resultat, podem definir el coeficient de Seebeck com la primera derivada de la tensió produïda respecte a la temperatura:
S = d V /d T
L'efecte Seebeck de spin:
No obstant això, es va descobrir el 2008 que quan es aplica calor a un metall magnètic, els seus electrons es reordenen segons el seu spin. No obstant això, aquest reordenament no era responsable de la generació de calor. Aquest fenòmen és el mateix que l'efecte Seebeck de spin. Aquest efecte es va utilitzar en la creació de microinterruptors ràpids i eficients.
Per què el coeficient de Seebeck augmenta amb la temperatura?
La conductivitat elèctrica augmenta amb la temperatura, mostrant característiques de semiconductors. El coeficient de Seebeck elevat i la baixa conductivitat elèctrica de CuAlO2 són deguts a la massa efectiva elevada dels forats de càrrega.
Quin sensor detecta l'efecte Seebeck?
La parella de metalls dissimilars, o cònoid, és un dispositiu elèctric que consta de dos juntes de metalls diferents unides juntes. Es fa servir com a sensor de temperatura. Opera segons el principi de l'efecte Seebeck.
Aplicacions de l'efecte Seebeck:
Els generadors termoelectrics tenen diverses aplicacions potencials, incloent la generació d'energia per a ubicacions remotes o fora de la xarxa, la recuperació de calor residual i la detecció de temperatura. Són particularment útils en situacions on altres formes de generació d'energia no són pràctiques, com en naves espacials o en zones remotes on l'accés al combustible és limitat.
Aquest efecte Seebeck es fa servir sovint en cónois per mesurar variacions de temperatura o per activar interruptors elèctrics que encenen o apaguen el sistema. Les combinacions de metalls de cónois que s'utilitzen habitualment inclouen constantan / cobre, constantan / ferro, constantan / crom, i constantan.
L'efecte Seebeck es fa servir en generadors termoelectrics, que actuen com motors tèrmics.
Aquests també es fan servir en algunes centrals elèctriques per convertir la calor residual en energia addicional.
A més de la seva utilització en generadors termoelectrics, l'efecte Seebeck i fenòmens relacionats, com l'efecte Peltier i l'efecte Thomson, tenen diverses altres aplicacions en camps com la termometria i la termodinàmica. També es fan servir en l'estudi de materials i dispositius termoelectrics.
Limitacions de l'efecte Seebeck:
Un inconvenient dels generadors termoelectrics és que no són gaire eficients. L'eficiència d'un generador termoelectric es mesura típicament pel seu factor de mèrit, que és una mesura de la capacitat del dispositiu per convertir calor en electricitat. La majoria dels generadors termoelectrics tenen un factor de mèrit inferior a 1, el que significa que converteixen menys del 1% de la calor que absorbeixen en electricitat. Aquesta baixa eficiència limita les aplicacions pràctiques dels generadors termoelectrics, però els investigadors estan treballant en el desenvolupament de nous materials i dissenys que podrien millorar la seva eficiència en el futur.
Declaració: Respecteu l'original, els bons articles mereixen ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
