Seebeck Etkisi

Seebeck etkisi, bir iletkenin bir ucundaki sıcaklık diğer ucundakinden farklı olduğunda iletkenin uçları arasında bir gerilim oluşturulduğu bir fenomendir. Bu etki, 19. yüzyılın başlarında Alman fizikçi Thomas Johann Seebeck tarafından ilk olarak tanımlanmıştır.

Seebeck etkisi nedir?

Seebeck etkisi, iletkenlerdeki yük taşıyıcılarının (elektronlar gibi) hareketinin ısı oluşturduğu gerçeğine dayanır. Bir iletken üzerine sıcaklık farkı uygulandığında, sıcak ucundaki yük taşıyıcıların soğuk ucundakilerden daha fazla kinetik enerjiye sahip olması, yükün sıcak ucundan soğuk uca doğru net bir akışına neden olur. Bu yük akışı, iletken boyunca bir gerilim oluşturur ve bu gerilim bir voltmetre ile ölçülebilir.

Seebeck etkisiyle üretilen gerilimin büyüklüğü, iletken boyunca olan sıcaklık farkı ve iletkenin kendine özgü özelliklerine orantılıdır. Farklı malzemeler, birim sıcaklık farkı başına üretilen gerilimi tanımlayan farklı Seebeck katsayılarına sahiptir.

Seebeck etkisi, ısıyı elektrik enerjisine dönüştüren termoelektrik jeneratörlerin işlemesinin temelidir. Bunlar, iletken boyunca bir gerilim oluşturmak için Seebeck etkisini kullanır ve bu gerilimi, bir ampul veya pil gibi dış bir yükü çalıştırmak için kullanırlar.

Seebeck Katsayısı:

Seebeck katsayısı, iki nokta arasındaki iletken üzerinde 1 Kelvin sıcaklık farkı korunduğunda oluşan gerilimdir. Oda sıcaklığında, bakır-konstantan kombinasyonunun Seebeck katsayısı 41 mikrovolt per Kelvin'dir.

S = ΔV/ΔT = (Vsoğuk - Vsıcak)/(Tsıcak-Tsoğuk)

Burada,

• ΔV, malzeme boyunca küçük bir sıcaklık değişikliğinin (ΔT) getirdiği gerilim farkını gösterir.

• ΔV, soğuk tarafındaki gerilimden sıcak tarafındaki gerilime çıkarılarak tanımlanır.

Eğer Vsoğuk ve Vsıcak arasındaki fark negatifse, Seebeck katsayısı negatiftir.

ΔT'nin küçük olduğu düşünülürse.

Sonuç olarak, Seebeck katsayısını, üretilen gerilimin sıcaklıkla ilgili ilk türevi olarak tanımlayabiliriz:

S = d V /d T

Spin Seebeck Etkisi:

Ancak, 2008 yılında, ısı uygulanan manyetik bir metale, elektronların spinlerine göre yeniden düzenlendiği keşfedildi. Ancak, bu yeniden düzenleme, ısı üretmekten sorumlu değildi. Bu fenomen, spin Seebeck etkisi olarak adlandırılır. Bu etki, hızlı ve etkili mikro anahtarlarda kullanılmıştır.

Neden Seebeck katsayısı sıcaklık arttıkça yükselir?

Elektriksel iletkenlik, sıcaklık arttıkça artar ve yarıiletken özellikler gösterir. Yüksek Seebeck katsayısı ve düşük elektriksel iletkenliği, CuAlO2'ye yük deliklerinin yüksek etkin kütlesinden kaynaklanır.

Hangi sensör Seebeck etkisini algılar?

Termokupl, iki farklı metal jointtan oluşan bir elektrik cihazıdır. Sıcaklık sensörü olarak kullanılır. Seebeck etkisi prensibiyle çalışır.

Seebeck etkisinin uygulamaları:

• Termoelektrik jeneratörler, uzak veya şebeke dışı yerlerde güç üretiminde, atık ısı toplamada ve sıcaklık ölçümünde birçok potansiyel uygulamaya sahiptir. Uzay araçlarında veya yakıt erişiminin sınırlı olduğu uzak bölgelerde, diğer güç üretim biçimlerinin uygulanması mümkün olmadığında özellikle yararlıdırlar.

• Bu Seebeck etkisi, genellikle sıcaklık değişimlerini ölçmek veya sistemleri açıp kapatan elektrik anahtarlarını tetiklemek için termokupllerde kullanılır. Yaygın olarak kullanılan termokupl metal kombinasyonları arasında konstantan/bakır, konstantan/demir, konstantan/krom ve konstantan bulunur.

• Seebeck etkisi, ısı motorları olarak görev yapan termoelektrik jeneratörlerde kullanılır.

• Bunlar ayrıca bazı enerji santrallerinde atık ısıyı ekstra güce dönüştürmek için de kullanılır.

• Termoelektrik jeneratörler dışında, Seebeck etkisi ve Peltier etkisi, Thomson etkisi gibi ilişkili fenomenler, termometri ve termofizik gibi alanlarda birçok başka uygulamaya sahiptir. Ayrıca, termoelektrik malzemeler ve cihazların çalışmasında da kullanılırlar.

Seebeck etkisinin sınırlamaları:

Termoelektrik jeneratörlerin bir dezavantajı, çok verimli olmamasıdır. Bir termoelektrik jeneratörün verimliliği genellikle, cihazın ısıyı elektriğe dönüştürme yeteneğini ölçen figür değeriyle belirlenir. Çoğu termoelektrik jeneratörün figür değeri 1'den küçüktür, yani absorbe ettiği ısıdan yüzde 1'den azını elektrik enerjisine dönüştürür. Bu düşük verimlilik, termoelektrik jeneratörlerin pratik uygulamalarını sınırlar, ancak araştırmacılar gelecekte verimliliğini artıracak yeni malzemeler ve tasarımlar üzerinde çalışıyorlardır.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.