Seebeck efekat

Seebeck-efekat je fenomen u kome se generiše napon između krajeva vodnika kada temperatura na jednom kraju razlikuje od temperature na drugom kraju. Nazvan je po njemačkom fizičaru Thomasu Johannu Seebecku, koji ga je prvi opisao na početku 19. veka.

Definisati Seebeck-efekat?

Seebeck-efekat se zasniva na činjenici da se kretanje nosilaca naboja, kao što su elektroni, u vodniku proizvodi toplina. Kada se razlika temperature primeni na vodnik, nosilaci naboja na vrućem kraju imaju više kinetičke energije od onih na hladnom kraju, što dovodi do neto toka naboja od vrućeg kraja prema hladnom. Ovaj tok naboja stvara napon preko vodnika, koji se može meriti pomoću voltmetra.

Veličina napona generisanog Seebeck-efektom je proporcionalna razlici temperature preko vodnika i osobinama samog vodnika. Različiti materijali imaju različite Seebeck-koeficijente, koji opisuju napon generisan po jedinici razlike temperature.

Seebeck-efekat je osnova rada termoelektričnih generatora, koji su uređaji koji pretvaraju toplinu u električnu energiju. Oni rade koristeći Seebeck-efekt za generisanje napona preko vodnika, a zatim taj napon koriste za pokretanje struje kroz spoljnog opterećenja, kao što su svetlo ili baterija.

Seebeck-koeficijent:

Seebeck-koeficijent je napon proizveden između dve tačke na vodniku kada se održava razlika temperature od 1° Kelvina između njih. Na sobnoj temperaturi, jedna takva kombinacija bakra i konstantana ima Seebeck-koeficijent od 41 mikrovolti po Kelvinu.

S = ΔV/ΔT = (Vhlad − Vvruće)/(Tvruće-Thlad)

Gde,

• ΔV označava razliku napona dobijenu uvodeći malu promenu temperature (ΔT) duž materijala.

• ΔV je definisan kao napon na hladnom kraju minus napon na vrućem kraju.

Ako je razlika između Vhlad i Vvruće negativna, Seebeck-koeficijent je negativan.

Ako se ΔT smatra mali.

Kao rezultat, možemo definisati Seebeck-koeficijent kao prvu derivaciju proizvedenog napona u odnosu na temperaturu:

S = d V /d T

Spin Seebeck-efekat:

Međutim, 2008. godine otkriveno je da kada se toplina primeni na magnetni metal, njegovi elektroni se rearranjiraju prema svojoj spinu. Međutim, ova rearrangiranja nije bila odgovorna za generisanje topline. Ovaj fenomen je isti kao spin Seebeck-efekat. Ovaj efekat je korišćen u izradi brzih i efikasnih mikro prekidača.

Zašto Seebeck-koeficijent raste sa porastom temperature?

Električna provodljivost raste sa porastom temperature, pokazujuci karakteristike poluprovodnika. Visok Seebeck-koeficijent i niska električna provodljivost CuAlO2 su posledica visoke efektivne mase otvora naboja.

Koji senzor detektuje Seebeck-efekat?

Termopar je električki uređaj koji se sastoji od dva spoja različitih metala spojenih zajedno. Koristi se kao senzor temperature. Funkcionira na principu Seebeck-efekta.

Primene Seebeck-efekta:

• Termoelektrični generatori imaju mnogo potencijalnih primena, uključujući generisanje energije za udaljene ili izvan mreže lokacije, oporavak otpadne topline i merenje temperature. Posebno su korisni u situacijama kada druge forme generisanja energije nisu praktične, kao što su u svemirske letelice ili u udaljenim regionima gde je pristup gorivu ograničen.

• Ovaj Seebeck-efekat se često koristi u termoparima za merenje promena temperature ili za aktiviranje električnih prekidača koji uključuju ili isključuju sistem. Uobičajene kombinacije metala za termopare uključuju konstantan / bakar, konstantan / željezo, konstantan / hrom i konstantan.

• Seebeck-efekat se koristi u termoelektričnim generatorima, koji služe kao toplotni motori.

• Ovi se takođe koriste u nekim elektrane radi pretvaranja otpadne topline u dodatnu energiju.

• Pored njihove upotrebe u termoelektričnim generatorima, Seebeck-efekat i srodni fenomeni, poput Peltier-efekta i Thomson-efekta, imaju brojne druge primene u oblastima kao što su termometrija i termofizika. Takođe se koriste u studiji termoelektričnih materijala i uređaja.

Ograničenja Seebeck-efekta:

Jedan nedostatak termoelektričnih generatora je da nisu vrlo efikasni. Efikasnost termoelektričnog generatora se tipično meri njegovom figure of merit, koja je mera sposobnosti uređaja da pretvori toplinu u električnu energiju. Većina termoelektričnih generatora ima figure of merit manju od 1, što znači da pretvaraju manje od 1% apsorbirane topline u električnu energiju. Ova niska efikasnost ograničava praktične primene termoelektričnih generatora, ali istraživači rade na razvoju novih materijala i dizajna koji bi mogli poboljšati njihovu efikasnost u budućnosti.

Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vredni su deljenja, ukoliko postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte za brisanje.