Ang Epekto ng Seebeck

Ang Epekto ng Seebeck ay isang fenomeno kung saan ginagawa ang isang tensyon sa pagitan ng mga dulo ng isang konduktor kapag ang temperatura sa isang dulo ay iba sa temperatura sa kabilang dulo. Ito ay ipinangalan kay Thomas Johann Seebeck, isang Aleman na pisiko, na unang naglalarawan nito noong maagang ika-19 na siglo.

Ano ang Epekto ng Seebeck?

Ang Epekto ng Seebeck ay batay sa katotohanan na ang paggalaw ng mga carrier ng charge, tulad ng mga elektron, sa isang konduktor ay lumilikha ng init. Kapag isinapit ang isang pagkakaiba ng temperatura sa isang konduktor, ang mga carrier ng charge sa mainit na dulo ay may mas maraming enerhiyang kinetiko kaysa sa malamig na dulo, na nagreresulta sa isang netong paggalaw ng charge mula sa mainit na dulo patungo sa malamig na dulo. Ang paggalaw ng charge na ito ay lumilikha ng isang tensyon sa buong konduktor, na maaaring sukatin gamit ang voltmeter.

Ang laki ng tensyon na nilikha ng Epekto ng Seebeck ay proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura sa buong konduktor at sa mga katangian ng konduktor mismo. Ang iba't ibang materyales ay may iba't ibang koepisyenteng Seebeck, na naglalarawan ng tensyon na nilikha kada yunit ng pagkakaiba ng temperatura.

Ang Epekto ng Seebeck ay ang pundasyon para sa operasyon ng mga thermoelectric generator, na mga aparato na nagkokonberte ng init sa kuryente. Sila ay gumagana sa pamamagitan ng paggamit ng Epekto ng Seebeck upang lumikha ng isang tensyon sa isang konduktor, at pagkatapos ay gumamit ng tensyon na ito upang i-drive ang isang kuryente sa pamamagitan ng isang panlabas na load, tulad ng isang ilaw o bataerya.

Ang Koepisyenteng Seebeck:

Ang koepisyenteng Seebeck ay ang tensyon na nilikha sa pagitan ng dalawang punto sa isang konduktor kapag isinapit ang isang pagkakaiba ng temperatura na 1 Kelvin. Sa temperatura ng silid, ang isang ganitong kombinasyon ng copper at constantan ay may koepisyenteng Seebeck na 41 microvolts per Kelvin.

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

Kung saan,

• ΔV nagsisilbing ang pagkakaiba ng tensyon na nakuha sa pamamagitan ng paglagay ng isang maliit na pagbabago ng temperatura (ΔT) sa materyal.

• ΔV ay inilalarawan bilang ang tensyon sa malamig na dulo minus ang tensyon sa mainit na dulo.

Kapag ang pagkakaiba sa pagitan ng Vcold at Vhot ay negatibo, ang koepisyenteng Seebeck ay negatibo.

Kapag ang ΔT ay itinuturing na maliit.

Bilang resulta, maaari nating ilarawan ang koepisyenteng Seebeck bilang ang unang derivative ng nilikhang tensyon sa kaugnusan ng temperatura:

S = d V /d T

Ang Spin Seebeck Effect:

Gayunpaman, natuklasan noong 2008 na kapag isinapit ang init sa isang magnetic na metal, ang mga elektron nito ay nagbabago ayon sa kanilang spin. Ngunit, hindi ang rearrangement na ito ang responsable sa paglikha ng init. Ang fenomeno na ito ay pareho sa spin Seebeck effect. Ginamit ang epekto na ito sa paggawa ng mabilis at mahusay na micro switches.

Bakit umuunlad ang koepisyenteng Seebeck kasabay ng pagtaas ng temperatura?

Ang konduktibidad ng kuryente ay tumataas kasabay ng pagtaas ng temperatura, na nagpapakita ng mga katangian ng semiconductor. Ang mataas na koepisyenteng Seebeck at mababang konduktibidad ng kuryente ng CuAlO2 ay dahil sa mataas na mababang masa ng mga charge holes.

Anong sensor ang nakakadetect ng Epekto ng Seebeck?

Ang thermocouple ay isang electrical device na binubuo ng dalawang disimilar na metal joints na pinagsama. Ito ay ginagamit bilang temperature sensor. Ito ay gumagana batay sa prinsipyong Epekto ng Seebeck.

Mga Application ng Epekto ng Seebeck:

• Ang mga thermoelectric generator ay may maraming potensyal na application, kabilang ang power generation para sa mga remote o off-grid na lokasyon, waste heat recovery, at temperature sensing. Sila ay partikular na kapaki-pakinabang sa mga sitwasyon kung saan hindi praktikal ang iba pang anyo ng power generation, tulad ng sa spacecraft o sa mga remote na lugar kung saan limitado ang access sa fuel.

• Ang Epekto ng Seebeck ay madalas ginagamit sa thermocouples upang sukatin ang pagbabago ng temperatura o upang pagsilbihan bilang electrical switches na pumipili kung sasabihin ang sistema on o off. Ang karaniwang ginagamit na kombinasyon ng metal para sa thermocouples ay constantan / copper, constantan / iron, constantan / chrome, at constantan.

• Ang Epekto ng Seebeck ay ginagamit sa mga thermoelectric generator, na naglilingkod bilang mga heat engine.

• Ginagamit din ito sa ilang mga power plant upang ikonvert ang waste heat sa extra power.

• Sa kabila ng kanilang gamit sa mga thermoelectric generator, ang Epekto ng Seebeck at mga kaugnay na phenomena, tulad ng Peltier effect at Thomson effect, ay may maraming iba pang application sa mga field tulad ng thermometry at thermophysics. Ginagamit din ito sa pag-aaral ng mga thermoelectric materials at devices.

Limitasyon ng Epekto ng Seebeck:

Isang diwatak sa mga thermoelectric generator ay ang hindi masyadong efficient sila. Ang efficiency ng isang thermoelectric generator ay karaniwang sinusukat sa pamamagitan ng figure of merit, na isang sukat ng kakayahan ng device na ikonvert ang init sa kuryente. Ang karamihan sa mga thermoelectric generator ay may figure of merit na mas mababa sa 1, na nangangahulugan na ikokonvert nila ang mas mababa sa 1% ng init na inaabsorb nila sa kuryente. Ang mababang efficiency na ito ay limita ang praktikal na application ng mga thermoelectric generator, ngunit ang mga mananaliksik ay nagtatrabaho upang magdesinyo ng mga bagong materyales at disenyo na maaaring mapabuti ang kanilang efficiency sa hinaharap.

Pahayag: Igalang ang orihinal, mga magandang artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may paglabag sa karapatang-ari pakiusap ilipat.