Seebeck efektua

Seebeck efektua, konduktore baten bi amaitzeko artean sortzen den geratzaile bat da, non konduktorearen oinarrizko puntuen tenperatura desberdina izatea derrigorrezkoa da. Efektu hau XIX mendeko aro berehala deskribatu zuen alemaniako fisikari Thomas Johann Seebeck-ek izen ona eman zion.

Zer da Seebeck efektua?

Seebeck efektuak oinarritzen da konduktore batean kargu-transportagailuak, elektronoei adierazpen moduan, eragiten duten kalorearen gainean. Konduktore baten gainean tenperatura-desbiderazio bat aplikatzean, hoteko amaitzako kargu-transportagailuak energia kinetiko gehiago dituzte koldoko amaitzakoak baino, horrek kargu-fluxu net bat eragiten du hoteko amaitzetik koldera. Kargu-fluxu hau konduktorean geratzaile bat sortzen du, voltmetro batekin neurtu ahal izango dena.

Seebeck efektuaren bidez sortutako geratzailearen neurria konduktorearen gainean egonkortasuna eta konduktorearen ezaugarriak proportzionalak dira. Material desberdinak Seebeck koefiziente desberdinak dituzte, unitate tenperatura-desbiderazio bakoitzeko sortutako geratzailea deskribatzen dutena.

Seebeck efektua termoelektriko generatzaileen funtzionamendurako oinarria da, ezarritasun hauek kalorea elektrizitate bihurtzen dutelako. Efektu hau erabiliz konduktore batean geratzaile bat sortzen dute, gero horren geratzailea erabiliz kanpo-karga bati, argi-boloi edo bateriei adibidez, korronte bat eragiten diote.

Seebeck koefizientea:

Seebeck koefizientea, konduktore baten bi puntuen artean 1 Kelvin tenperatura-desbiderazioa mantentzean sortzen den geratzailea da. Ohiko tenperaturan, kopuru bat kopratu-konstantano konbinazioak 41 mikrovoltio Kelvineko Seebeck koefizientea du.

S = ΔV/ΔT = (Vcold − Vhot)/(Thot-Tcold)

Non,

• ΔV materialaren luzera tenperatura aldaket txiki bat sartuta lortutako geratzaile-diferentzia da.

• ΔV koldoko geratzailetik kenduta hoteko geratzailea definitzen da.

Vcold eta Vhot ren arteko alde desberdina negatiboa bada, Seebeck koefizientea negatiboa da.

ΔT txikia dela kontsideratzen bada.

Horrela, Seebeck koefizientea defini dezakegu sortutako geratzailearen lehen deribatu bezala tenperaturarekiko:

S = d V /d T

Spin Seebeck efektua:

Hala ere, 2008an aurkitu zen magnetiko metal bati kaloriar bat aplikatzean, bere elektronak espinaren arabera birantolatzen direla. Baina, berantolaketa hau ez zuen kalorerik sortzen. Efektu hau spin Seebeck efektuaren berdina da. Efektu hau erabiliz, micro iturrietan sortu ziren azkar eta efizientziatsuenak.

Zergatik gora egiten du Seebeck koefizientea tenperatura handitzean?

Tenperatura handitzean elektrizitate-egokitzailea gora egiten da, semikonduktore ezaugarriak erakusten dituena. CuAlO2 ren Seebeck koefiziente altua eta elektrizitate-egokitzaile baxua kargu-zuloen masa efektiboa handia delako.

Zein sensorra detektatzen du Seebeck efektua?

Termokupla elektrikoki egin den gailu bat da, bi metal desberdinen elkarketa bat dituena. Tenperatura-sensor gisa erabiltzen da. Seebeck efektuaren araberako funtzionamendua du.

Seebeck efektuaren aplikazioak:

• Termoelektriko generatzaiek aplikazio ugari dituzte, beste batzuk barne, espazioa edo tokirik gabeko kokalekuetan energiari buruz, kalorerik askatzeko eta tenperatura-neurketarako. Espazioan edo tokirik gabeko eremuetan beste energiari buruzko forma praktikoak ez direnean erabili ohi dira.

• Seebeck efektua arrakasta handitan erabiltzen da termokuplean tenperatura-aldaketak neurtzeko edo sistema aktibatzeko edo desaktibatzeko elektrikoki iturrietan. Termokuplen metal-kombinazio ohikoenak constantan/kopra, constantan/buru, constantan/kromio eta constantan dira.

• Seebeck efektua termoelektriko generatzaietan erabiltzen da, haien funtzioa kalorerako motorra izatea da.

• Hauen artetan, batzuetan erabiltzen dira instalazioetan kalorerik askatzeko indar gehigarria bihurtzeko.

• Termoelektriko generatzaiekin, Seebeck efektua eta era bereizian Peltier eta Thomson efektuak, beste aplikazio ugari dituzte, beste batzuk barne, termometria eta termofisika eremuak. Hemen erabiltzen dira termoelektriko material eta gailuen ikasketan.

Seebeck efektuaren murrizketak:

Termoelektriko generatzaiekin bat etortzen da, ez direla oso efizienteak. Generatzaielek duten efizientzia, normalki, gailuaren kaloriak elektrizitate bihurtzeko gaitasuna neurtzen duen balio meritorio baten bidez ulertzen da. Termoelektriko generatzaiek 1 baino gutxiago duten balio meritorioa dute, hots, kaloria absorbitako %1 baino gutxiago elektrizitate bihurtzen dute. Efizientzia hau murriztu egiten du termoelektriko generatzaiekin duen aplikazio praktikoak, baina ikerlariek material eta diseinu berriak garatzen saiatzen dira, horrela etorkizunean hobetu ahal izateko.

Iradokizuna: Respetatu originala, oinarriko artikulu bat partekatzeko digno, eskaera batzordekin ezabatzeko.