Hiệu ứng Seebeck

Hiệu ứng Seebeck là hiện tượng trong đó một điện áp được tạo ra giữa hai đầu của một dây dẫn khi nhiệt độ ở một đầu khác với nhiệt độ ở đầu kia. Nó được đặt theo tên của nhà vật lý người Đức Thomas Johann Seebeck, người đã mô tả nó lần đầu tiên vào đầu thế kỷ 19.

Định nghĩa Hiệu ứng Seebeck?

Hiệu ứng Seebeck dựa trên thực tế rằng sự di chuyển của các hạt mang điện, như electron, trong một dây dẫn tạo ra nhiệt. Khi một sự chênh lệch nhiệt độ được áp dụng qua một dây dẫn, các hạt mang điện ở đầu nóng có nhiều năng lượng động hơn so với những hạt ở đầu lạnh, dẫn đến dòng điện ròng từ đầu nóng đến đầu lạnh. Dòng điện này tạo ra một điện áp qua dây dẫn, có thể được đo bằng voltmeter.

Mức độ điện áp được tạo ra bởi hiệu ứng Seebeck tỷ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ qua dây dẫn và tính chất của dây dẫn đó. Các vật liệu khác nhau có các hệ số Seebeck khác nhau, mô tả điện áp được tạo ra cho mỗi đơn vị chênh lệch nhiệt độ.

Hiệu ứng Seebeck là cơ sở hoạt động của các máy phát điện nhiệt điện, là thiết bị chuyển đổi nhiệt thành điện. Chúng hoạt động bằng cách sử dụng hiệu ứng Seebeck để tạo ra một điện áp qua một dây dẫn, sau đó sử dụng điện áp đó để tạo ra dòng điện qua tải ngoài, như bóng đèn hoặc pin.

Hệ số Seebeck:

Hệ số Seebeck là điện áp được tạo ra giữa hai điểm trên một dây dẫn khi duy trì một sự chênh lệch nhiệt độ 1o Kelvin giữa chúng. Tại nhiệt độ phòng, một tổ hợp đồng-konstantan có hệ số Seebeck là 41 microvolt trên Kelvin.

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

Trong đó,

• ΔV biểu thị sự chênh lệch điện áp thu được bằng cách giới thiệu một sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ (ΔT) dọc theo vật liệu.

• ΔV được định nghĩa là điện áp ở phía lạnh trừ đi điện áp ở phía nóng.

Nếu sự chênh lệch giữa Vcold và Vhot là âm, thì hệ số Seebeck là âm.

Nếu ΔT được coi là nhỏ.

Do đó, chúng ta có thể định nghĩa hệ số Seebeck là đạo hàm bậc nhất của điện áp được tạo ra theo nhiệt độ:

S = d V /d T

Hiệu ứng Seebeck xoay vòng:

Tuy nhiên, vào năm 2008, người ta phát hiện ra rằng khi nhiệt được áp dụng lên kim loại từ, các electron của nó sắp xếp lại theo spin của chúng. Tuy nhiên, sự sắp xếp lại này không chịu trách nhiệm cho việc tạo ra nhiệt. Hiện tượng này giống như hiệu ứng Seebeck xoay vòng. Hiệu ứng này đã được sử dụng trong việc tạo ra các công tắc vi nhanh và hiệu quả.

Tại sao hệ số Seebeck tăng khi nhiệt độ tăng?

Điện dẫn tăng khi nhiệt độ tăng, thể hiện đặc tính bán dẫn. Hệ số Seebeck cao và điện dẫn thấp của CuAlO2 do khối lượng hiệu dụng cao của các lỗ điện tích.

Cảm biến nào phát hiện hiệu ứng Seebeck?

Cặp nhiệt điện là thiết bị điện bao gồm hai mối nối kim loại khác nhau được nối lại với nhau. Nó được sử dụng làm cảm biến nhiệt độ. Nó hoạt động theo nguyên tắc hiệu ứng Seebeck.

Ứng dụng của hiệu ứng Seebeck:

• Các máy phát điện nhiệt điện có nhiều ứng dụng tiềm năng, bao gồm việc tạo ra điện cho các địa điểm xa xôi hoặc không có lưới điện, thu hồi nhiệt dư thừa, và đo nhiệt độ. Chúng đặc biệt hữu ích trong các tình huống mà các hình thức tạo điện khác không thực tế, như trên tàu vũ trụ hoặc ở các khu vực hẻo lánh nơi tiếp cận nhiên liệu hạn chế.

• Hiệu ứng Seebeck thường được sử dụng trong cặp nhiệt điện để đo sự thay đổi nhiệt độ hoặc kích hoạt các công tắc điện mở hoặc tắt hệ thống. Các tổ hợp kim loại cặp nhiệt điện thường được sử dụng bao gồm constantan / đồng, constantan / sắt, constantan / crom, và constantan.

• Hiệu ứng Seebeck được sử dụng trong các máy phát điện nhiệt điện, đóng vai trò như động cơ nhiệt.

• Chúng cũng được sử dụng trong một số nhà máy điện để chuyển đổi nhiệt dư thừa thành điện bổ sung.

• Ngoài việc sử dụng trong các máy phát điện nhiệt điện, hiệu ứng Seebeck và các hiện tượng liên quan, như hiệu ứng Peltier và hiệu ứng Thomson, có nhiều ứng dụng khác trong các lĩnh vực như nhiệt kế và nhiệt học. Chúng cũng được sử dụng trong nghiên cứu về vật liệu và thiết bị nhiệt điện.

Giới hạn của hiệu ứng Seebeck:

Một nhược điểm của các máy phát điện nhiệt điện là chúng không rất hiệu quả. Hiệu suất của một máy phát điện nhiệt điện thường được đo bằng chỉ số giá trị, là một biện pháp đánh giá khả năng chuyển đổi nhiệt thành điện của thiết bị. Hầu hết các máy phát điện nhiệt điện có chỉ số giá trị dưới 1, có nghĩa là chúng chuyển đổi ít hơn 1% nhiệt hấp thụ thành điện. Hiệu suất thấp này hạn chế các ứng dụng thực tế của các máy phát điện nhiệt điện, nhưng các nhà nghiên cứu đang làm việc để phát triển các vật liệu và thiết kế mới có thể cải thiện hiệu suất của chúng trong tương lai.

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