La Efekto de Seebeck
La Seebeck-effekto estas fenomeno, en kiu tensio generiĝas inter la finoj de konduktoro, kiam la temperaturo je unu fino malsamas de la temperaturo je la alia fino. Ĝi estas nomita post la germana fizikisto Thomas Johann Seebeck, kiu unuafoje priskribis ĝin en la frua 19-a jarcento.
Defini la Seebeck-effekton?
La Seebeck-effekto bazas sur la fakto, ke la movado de ŝarĝokapabloj, ekzemple elektronoj, en konduktoro generas varmon. Kiam temperaturdiferenco estas aplikata trans konduktoro, la ŝarĝokapabloj je la varma fino havas pli da kineta energio ol tiuj je la malvarma fino, kondukante al neta fluo de ŝarĝo de la varma fino al la malvarma fino. Tiu fluo de ŝarĝo kreigas tensio trans la konduktoro, kiun oni povas mezuri per voltmetro.
La grandeco de la tensio generita per la Seebeck-effekto estas proporcia al la temperaturdiferenco trans la konduktoro kaj la propraĵoj de la konduktoro mem. Diversaj materialoj havas diversajn Seebeck-koeficientojn, kiuj priskribas la tension generitan per unuota temperaturdiferenco.
La Seebeck-effekto estas la bazo por la operacio de termoelektraj generatoroj, kiuj estas aparatoj, kiuj konvertas varmon en elektron. Ili funkcias per uzo de la Seebeck-effekto por generi tensio trans konduktoro, kaj tiam uzas tiun tension por drivi fluon tra ekstera lasto, ekzemple lumilo aŭ baterio.
La Seebeck-koeficiento:
La Seebeck-koeficiento estas la tensio produktita inter du punktoj sur konduktoro, kiam temperaturdiferenco de 1o Kelvin estas mantenebla inter ili. Je ĉambrotemperaturo, unu tia kombinaĵo el kupro-konstantano havas Seebeck-koeficienton de 41 mikrovoltajn per Kelvin.
S = ΔV/ΔT = (Vmalvarma − Vvarma)/(Tvarma-Tmalvarma)
Kie,
ΔV signifas la tensiodiferencon akiritan per enkonduko de malgranda temperaturŝanĝo (ΔT) laŭ la materialo.
ΔV estas difinita kiel la tensio je la malvarma flanko minus la tensio je la varma flanko.
Se la diferenco inter Vmalvarma kaj Vvarma estas negativa, la Seebeck-koeficiento estas negativa.
Se ΔT estas konsiderata kiel malgranda.
Kiel rezulto, ni povas difini la Seebeck-koeficienton kiel la unuan derivaĵon de la produktita tensio rilate al temperaturo:
S = d V /d T
La Spin Seebeck-effekto:
Tamen, en 2008 estis malkovrite, ke kiam varmo estas aplikata al magnetmetalo, siaj elektronoj rearrangxiĝas laŭ ilia spino. Tamen, tiu rearrango ne estis responda por la genero de varmo. Tiu fenomeno estas la sama kiel la spin Seebeck-effekto. Tiu effekto estis uzata en la kreado de rapidaj kaj efikaj mikroŝaltiloj.
Kial la Seebeck-koeficiento pligrandigas kun pligrandiĝanta temperaturo?
Elektra kondukemo pligrandigas kun pligrandiĝanta temperaturo, montrante duonduktran karakterizadon. La alta Seebeck-koeficiento kaj malalta elektra kondukemo de CuAlO2 estas pro la alta efektiva maso de la ŝarĝoholeroj.
Kiu sensoro detektas la Seebeck-effekton?
La termoparo estas elektra aparato, konsistanta el du disimilaj metalĉirkaŭferoj kunigitaj unu kun la alia. Ĝi estas uzata kiel temperaturosensoro. Ĝi funkcias laŭ la principo de la Seebeck-effekto.
Aplikoj de la Seebeck-effekto:
Termoelektraj generatoroj havas plurajn potencialajn aplikojn, inkluzive de energia generado por foraj aŭ senreta lokoj, rekapto de malutila varmo, kaj temperaturo-sensado. Ili estas speciala utila en situacioj, kie aliaj formoj de energiagenerado ne estas praktikaj, ekzemple en spaĉvektoroj aŭ en foraj areoj, kie akceso al brulo estas limigita.
Tiu Seebeck-effekto estas ofte uzata en termoparoj por mezuri temperaturŝanĝojn aŭ por aktivi elektrajn ŝaltilojn, kiuj turnas la sistemon on aŭ off. Komune uzataj kombinaĵoj de termoparometaloj inkluzivas constantan/kupro, constantan/ferron, constantan/kromon, kaj constantan.
La Seebeck-effekto estas uzata en termoelektraj generatoroj, kiuj servas kiel varm-motoroj.
Tiuj estas ankaŭ uzitaj en iuj energiejoj por konverti malutilan varmon en plian energion.
Krom ilia uzo en termoelektraj generatoroj, la Seebeck-effekto kaj rilataj fenomenoj, kiel la Peltier-effekto kaj la Thomson-effekto, havas plurajn aliajn aplikojn en kampoj kiel termometrio kaj termofiziko. Ili estas ankaŭ uzataj en la studo de termoelektraj materialoj kaj aparatoj.
Limoj de la Seebeck-effekto:
Unu malavantaĝo de termoelektraj generatoroj estas, ke ili ne estas tre efikaj. La efikeco de termoelektra generatoro kutime estas mezurata per sia meritfiguro, kiu estas mezuro de la aparato kapablon konverti varmon en elektron. Plej multaj termoelektraj generatoroj havas meritfiguron malpli ol 1, signifante, ke ili konvertas malpli ol 1% de la varmo, kiun ili absorbas, en elektron. Tiu malalta efikeco limigas la praktikajn aplikojn de termoelektraj generatoroj, sed esploristoj laboras pri la disvolvo de novaj materialoj kaj dizajnoj, kiuj povus plibonigi ilian efikecon en la estonteco.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
