Seebeck-effektus

Seebeck-effektus - a kialakulását a potenciális különbség határán felület két különböző anyagok melegítésével a szakterületen.

a történelemből

A történelem néma, azt akarta, hogy a Seebeck 1822-ben, amikor felmelegítjük partnert antimon és a bizmut. Talán a hatás eredménye volt véletlen egybeesések, mivel gyakran előfordul, és hogyan történt Oe az Iránytű. A galvanométeren Seebeck feljegyzett egy kéz tartja a hőelem-csatlakozást. Úgy ítélik meg egy szerencsés egybeesés, köteles a saját sikeres iránytű design. Az eszköz állt két félből: egy fém keret, a pereme egy másik üveg fedelét. Pihenő kezét a tulajdonság, Seebeck az eltérítő mágneses tű a kezdeti helyzetbe. Bizonyára ez a különbség nem túl észrevehető, de a tudós türelmesen ismétlődő tapasztalata nézni az eredményt.

Az ábra azt mutatja, hogy a kijelző lámpa okoz jelentős lehajlás a mágneses meridián. Ez annak köszönhető, hogy a területen átfolyó áram. Tűzés, tartsák nyíl fent hordoz díjak (pozitív előjellel) az említett irányba. Létrehoz egy körkörös mágneses mező, amely megváltoztatja az iránytű leolvasás. Nem tudjuk biztosan, hogy az iránytű készült antimon és a bizmut vagy Seebeck talált anyagokból később saját, de még mindig hőelemek gyakran készülnek ezek a fémek. A kombináció van kiválasztva a magas hatásfok.

A használata termoelektromos generátorok

Kísérletezés, azt találtuk, hogy a hatékonyságot a termoelem eléri közel 3%. Az elején a XIX században ez elég tisztességes, képes versenyezni bármely gőzgépet. A szovjet irodalom információt nyújt, amely a termoelektromos hatékonysága nem érte el 0,5%. Először is, ez nem mindig tekintetében külön hőelemek, másrészt, kell tekinteni a kommunista propaganda. A szovjet időkben, márkás személyi számítógépek (a kidolgozott koncepció a Szovjetunióban), és most hivatalos részén, új laptop-Korea és az Egyesült Államokban. A szerzők nagyobb valószínűséggel támaszkodni a külföldi források, vezető személyiségei a régióban 3%.

Georg Ohm, hőelem alkalmazásával, kinyitotta a jól ismert törvény, Faraday használta őket az elektrolízis kutatás. A tudósok gyorsan ízére, és a közepén a XIX században már jelen volt termoelektromos generátor elég nagy teljesítmény - és a burkolat fém alkatrészek. A jelentés Seebeck hőelem szerves részévé vált a kísérleti berendezések amennyiben szükséges stabilitás elérése érdekében. És az elején a XX század hoztunk létre egy sor szerkezetek.

Az orosz magazin írt világítás termoelektromos kemence, Gyulhera akkumulátor használható fel az akkumulátorokat. Érdeklődjön ezen a területen kissé gyengült feltalálása után a belső égésű motor és az elektromos motorok, de a modern világban hőelemek ígéretes áramforrások fejlesztésére kilátás. Azonban, a várható a napsugarak tűnt vonzó, még az elején a XX században. Az első kísérleti adatok megjelent 1922-ben volt: „A berendezés 105 hőelemek (Copper-Constantan), egy olyan terület 1 sq. cm egyes, bizonyítva a hatékonysága 0,008%, délben energiát adó mintegy 61 mW. "

Ugyanakkor a Seebeck-effektus kezdték használni a hatalom hordozható rádiók. A téma a termoelektromos generátor látható reklamka abban az időben. Magyarán: az olvasók kapnak megérteni, hogy az új tápegység jó hallgatni a híreket. Nem csoda, hogy rövid idő alatt, és jelent meg a Szovjetunióban Journal megjegyzi szerelmesek, azt jelentették, hogy a hő petróleumlámpa lehet értelmesen használható teljesítmény elektronikai áramkörök. Czeczik folyóiratban „A szegények” (1928) számolt be a generátor saját tervezésű a vas-nikkel hőelemek. Ugyanaz a fajta cikk jelent meg a 13-as, „Radifront” magazin 1937-ben.

Postwar generátorok Seebeck-effektus adta jótékony hatást az összeg 1 Watt teljesítmény 1 kg tömegű. De a hatékonysága még mindig alacsony. Az egyik orosz irodalomban jobbra - szovjet cikkek nem megy előre a többit. Már a második világháború, a Seebeck-effektus szolgáltatott csendes energiája rádiókezelők felmelegedés magukat a tűz egy zavaros időben. Tekinthető a lehetőségét, hogy megint sok fizika tankönyvek információt tartalmaznak a generátor Joffe, elején létrehozott 50s (lásd. Ábra.). Mire azt hitték, hogy lehetséges a hatékonyság 5-7% adtak ki generátor TGK-3 rádió. napelem területe 360 ​​négyzet jött létre. látni, hogy így 0,175 watt hatásfoka 0,59%. Láthatjuk, hogy jelentősen megnőtt.

Például a kerozin lámpa generátor loffe minta 50-es rádió lehetővé betáplálási hőmérsékleten a belső csomópontokban 300-350 Celsius fok és a külső - a tartományban 60. Aztán bebizonyosodott képes létrehozni eszközök hatásfoka 8%. Fejlődésének története termoelektromos generátor a legújabb időben lehetséges, hogy gondolkodjunk a vonatkozó részben, és most nézd meg a fizikai folyamatok játszódnak le az vezetőkre.

Hőmérséklet érzékelők

Az elején a 80-as és 40% -a az összes ipari mérés szükséges a hőmérséklet és 2/3, hogy az érzékelők száma dolgozik a Seebeck-effektus. A tudósok gyorsan arra a következtetésre jutott, hogy az alacsony hatékonyság indokolja nagy pontossággal. A Szovjetunióban, akkor rájött volna, előbb a fáradságot, hogy lefordítani orosz munkáját Georg Ohm korai 20-es években a XIX. Rázó szélessége alkalmazási berendezések - 0,5-3000 K.

Féktelen iparosítás okozta a szükséges új módszerek ellenőrzésére irányuló technológiai folyamatok. Növekvő távlatokat nem tartja fel a munkásosztály és a rászorulóknak a pihenés és szabadidő. A szavak egy író, a tudományos felfedezések váltak általánossá az Egyesült Államokban, amikor megállapítható volt az élet, és nyugodt a militáns indiánok. Tudomány nélkül, az ország nem fejlődik, és nem látja a profit, a szabadidő és a szabad idő tekintik értékes erőforrás. Az előnyök a szenzorok a Seebeck-effektus közül

1. Alacsony tehetetlenség. Ha szükséges az első termék stabilitását, amivel szándékosan nehézkes, lassú válasz a külső környezet, modern hőelem (lásd. Ábra.) A mérete kicsi, és benne van a készítménnyel és a fogyasztó készülékek (például hűtőszekrények).
   

   modern hőelem

2. Egyszerű telepítés. A férfi, aki szembesül, hogy cserélni kell a légköri hűtő termosztát tudja, milyen nehéz és időigényes folyamat. A hőelem van csatlakoztatva egy vágás a huzal, gyorsan és egyszerűen.
3. A széles hőmérséklet mérés hangsúlyozta. Ma még a tesztelők értékesített fogyasztási hőelem, mint egy szenzor. A tartomány függ a tervezési funkciók, ez könnyű kiválasztani megfizethető és fejlett funkciókat.
4. A technológiai folyamat jellemzi megismételhető paraméterek sarzsról sarzsra egyenletessége, a gyártás könnyebbsége, a lehetőséget a miniatürizálás, alkalmas automatizált szerelési.

Ezek a funkciók lehetővé teszik, hogy rugalmasan, gyorsan és pontosan nyomon hőmérséklet-változás. Az érzékenység a termék által meghatározott Seebeck együtthatóval, elérve 100 mV / K. A fő jellemzője hőelemek - stabilitási paramétert függően mechanikai, termikus, mágneses, és így tovább. hatásokat. Ezért nem mindig tekintik a fő jellemzője a stabilitás. Néha a rovására hatékonyság kiválasztásával ötvözetet maximális ellenállás bizonyos külső tényezők.

Hogyan működik egy hőelem

A Seebeck hatás hosszú maradt magyarázat nélkül. Ma különbséget tenni a két elmélet leírja a folyamatokat:

• kinetikus (mikroszkopikus);
• termodinamikai (makroszkopikus).

Ez arra utal, hogy a pontos adatok a hatásmechanizmus a hőelem a mai tudomány nem létezik.

egyszerű magyarázat

Először is, ahelyett, belevetette magát a komplex elmélet, azt javasoljuk, hogy fontolja meg az egyszerű magyarázatot adott a diákoknak a különböző egyetemeken. Professzorok értelmezni egy esemény, amely a elektronemisszióra jelenség elektronegativitási fémek és ötvözetek. Az első ismert, hogy lebegett a fény, amikor a villanykörte végtelen fejlődött. Előfeltételek lett Edison kutatás. Elektronikus lámpa működik, mert vákuumban előmelegített elektród elkezdi kibocsátani töltéshordozók a felületről. Persze, hamarosan létre vezetők a területen, a felület most fedezi az elektrolízis a jobb anyagok.

A lényege a hatás a termoelektromos kibocsátás: töltéshordozók mutatnak nulla kilépési munkáját a kristályrács. Úgy tartják, hogy normál hőmérsékleten lebeg fölött a fém felületén egy vékony elektron felhő. De a test képe pozitív töltés esetén nem. Ennek eredményeként, fűtés kimenő elektron kapja az energiát, és képes elhagyni a fém. Sok intenzitása a folyamat figyelhető hőmérsékleten 1000 K. A kilépési munka nem azonos a fémek, a tudósok úgy vélik, hogy ez részben annak köszönhető, hogy a elektronegativitási.

Amikor a két minta érintkezésbe kerülnek az újraelosztási folyamat kezdődik. Ez akkor fordul elő, amíg egy sűrű elektron felhő fém kiegyensúlyozza a másik. A folyamat úgy tűnik, hogy teljes legyen. De... csak Seebeck felfedezte, hogy a hő teszi ki díjakat. Rekombináció következik be, fúziós és a szétesés, ennek eredményeként a hőelem végein alakítottak a potenciális különbség. A hatás fokozható segítségével két vagy több csomópont. Mit kell tenni a fizika első felében a XIX. Ezután az első hőelem-csatlakozást melegítjük, és a másik lehűtjük.

Amikor melegítjük, láncfonal sűrűsége az elektron felhők a két fém erősödik. Következésképpen a potenciális különbség növekszik. Energia eltávolítja hőenergia kompenzálja áramforrás. Seebeck-effektus nyilvánul bármilyen hőmérsékleten, erősen növekszik annak növekedését.

A termodinamikai elmélete Seebeck-effektus

Termodinamikai elmélete működik a közös értékek: áramlás, színátmenetek erők. By egyenletek megoldására kapott Ohm törvénye a kapcsolatát áram, feszültség, ellenállás és Fourier - hő áramlását a kommunikáció és a hőmérséklet gradiens. Bevezetett különleges tényezők konkrét neveket:

• Szigetelt vezetőképessége (inverze ellenállás);
• hővezető.

Az így kapott egyenlet következménye jelenlétében egyszer három hatás: Seebeck, Peltier és Lord Kelvin. Úgy van beállítva a legtöbb kísérleti elmélete nélkül. A Seebeck-effektus már meglehetősen tekinthető, Peltier felfedezte a kialakulását fordított csomópont hőmérséklet-különbség a jelenlegi. Thomson hatás bonyolult. Azt állítja, hogy amikor együtt (eltérés) a karmester hőmérséklet gradienst át (megjelent vagy abszorbeált) hőt. vizsgálni, és bizonyított a jogot a termodinamikai elmélet:

1. Intermedier fémek egy zárt áramköri készült különböző fémek ugyanazon a hőmérsékleten EMF nulla összegű. Ez tekinthető egy kifejezés a termodinamika második törvénye. A munkát nem végzett nélkül energiafelhasználás. Mi történik ezen a hőmérsékleten csomópontok „Proof: hőátadás miatt a jelenlegi lehetetlen, mert a Peltier. Ez okozna fűtése egyes területeken és más hűtést. Ez azt jelentené, a hő a hidegebb helyeken hiányában külső áramforrásra. Klíma nem működik áram, de mivel egy különleges kábelezést. "
2. Magnus a zárt hurok az azonos anyag nem támogatja a jelenlegi hőmérséklet-különbség. Ennek következtében a törvény volt az EMF függő csak a különbség csomópont hőmérsékleten. Ne aggódj a fűtés vagy a hűtés a külső feltételek a vezetők maguk.
3. Egymást követő (intermedier) Hőmérséklet: algebrai összege az EMF a kontúr tartományban T1-T3 Az algebrai összege elektromotoros hajtva a kontúr mentén időközönként T1-T2 és T2-T3, minden értéke T1, T2 és T3.

Mindhárom a törvény azt állítják, hogy a keletkező elektromotoros erő a függvénye lesz csak a csomópont hőmérséklete. Ezek posztulátumok elismerten a mérések alapján, beleértve a mi történik a háztartási hűtőszekrények. Egyéb kezelés: hőelem nem feltétlenül tartalmaz két fém. Ha azt szeretnénk, hogy az intézkedés a hőmérséklet-gradiens mentén thermoelectrode, elég, ha egy előfordulása EMF. A második anyag felveszi a kapcsolatot a megállapításokat. Ez az eset egy degenerált, és elég hatékony hőelem fakadó alapvető egyenletei termodinamikai elmélet. Következésképpen, a hatás megjósolt analitikusan.

Ez történt az alábbi képet, tekintettel a bonyolult matematikai képletek felvétel Internet bevezetését. Úgy látszik, hogy ennek hiányában az elektromos áram az első egyenletben termodinamikai elmélete egyszerűsödik. Ebből következik, hogy eltávolítja a feszültség analóg-digitális átalakító egy kisebb áramkorlát ellátás, hűtőszekrény Bosch költség „hőelem” egyetlen fém.

Megkülönböztetése abszolút és relatív EMF. A második kifejezés egy pár anyagok, és az első - jellemzi csak egyetlen. Abszolút EMF mérjük standard, amelyekre más módszerek már mért jelzett érték (olaj olaj). A kísérletek egy különbözeti EMF, amely lehetővé teszi, hogy az A értékét. Szabványok jelenleg felismert:

• A viszonylag magas hőmérséklet (100 feletti K): platina, arany, réz, volfrám.
• Ólom más esetekben.

Nagyon alacsony hőmérséklet alatt 20 K az abszolút EMF közvetlenül határozzuk meg. Egyes anyagok nullára csökken, és, amely egyesíti a vizsgálati mintát egy pár azonnal jön a kívánt értékre. A legtöbb fém abszolút EMF tartományban 0-80 mV / K.

kinetikus elméletét

A kinetikus elmélet köze van a nem-egyensúlyi állapotában a környezetre. Azt tanulmányozza őket mozgásban. Ez alapján a Bardeen-Cooper-Schrieffer, nem annyira ismert a nyilvánosság számára. Figyelembe véve a valószínűsége elfogadott elmélet, minden részecske tekinthető egyénileg, tekintet nélkül a teljes rendszer teljesítményét. Az, hogy az elmélet az úgynevezett mikroszkopikus.

Figyelembe véve a fogalmak bevezetése: Cooper pár elektronok Fermi felület Debye frekvencia és így tovább. Elmélet működik valószínűségi egyenletek pozíciók a részecskék, a Boltzmann funkció. Szerint reprezentációk tudomány elején a XX század minden fém van egy bizonyos koncentrációja elektronok szétszórt véletlenszerűen, hanem engednek a Boltzmann modell. Ezek a különböző elméletek nevezték:

• Rák.
• Drude.
• Lorentz.
• Debye.

Szerint a Boltzmann modell, az átlagos transzlációs mozgási energia a részecskék 2/3 kT, ahol k - a Boltzmann állandó. Ezen értelmezés szerint a termoelektromos elektromotoros erőnek a függvénye a részecskék koncentrációja a két fém a hőelem és a hőmérséklet (lásd. Ábra.). Ez könnyen ellenőrizhető, hogy a képletet a fém, nem felel meg a valós megfigyelések. Ezt úgy végezzük, hogy egyszerűen számolva az EMF értékek elosztjuk a hőmérséklet, és megtalálja a Seebeck együtthatóval. Ő egyértelműen túlbecsülni.

Ellentmondás formula XX század elején kiesett Frenkel és Sommerfeld elmélete (1927). Utolsó elektronok kerülnek a modell kvantum statisztikák Fermi-Dirac. Sommerfeld Seebeck együtthatót kapunk egy nagyon kis mennyiségben. Ezt könnyen azzal a ténnyel magyarázható, hogy a képlet a kinetikai elmélet működik elektron koncentráció közvetlenül, de nehéz mérni és nyomon követni.

Félvezetők jobban engedelmeskedik a kinetikus elméletét. Elektronokat egy anyagot egy nagyobb sűrűségű diffúz, és eléri a felület. A folyamat mindaddig folytatódik, amíg a számláló mező „emigránsok” ellensúlyozza a mozgás ellenáramoltatóval. Ami megmagyarázza a folyamat a kinetikus elmélet nem más, mint az érveket, öntött a két cím felett, de vannak árnyalatok:

1. Koncentrációjának emelésével hordozók egy adott jel áram hordozza őket a hideg végén, de már vannak felhalmozódott töltés meggátolja a folyamat során. A fuvarozók az ellenkező előjelű, éppen ellenkezőleg, felgyorsította a területen. Ennek eredményeként, számláló áramlik a határ között a média lesz egyenlő, és a potenciális különbség meghatározott hőmérsékleti érték.
2. A diffúziós együttható szorosan kapcsolódó díjat mobilitást. Ez a kapcsolat jön létre Einstein. A egyenetlen koncentráció jön létre, így a hőmérséklet-gradiens. Kevesebb mobil díjak formájában egyfajta parafa az útjába, mert az alacsony sebességű mozgás. A terület ennek felhalmozódása töltéshordozók ellenkező előjelű szárnyak részecskéket. Ennek eredményeként, a folyamat eléri az egyensúlyi állapotot.

A jelen két szimbólumokat hordoznak miatt magas Seebeck együtthatók a félvezető. A fémek koncentrációja megnövekszik elektronok eléri a 10 sextillions per köbcentiméter. Következésképpen, a hőmérséklet-ingadozás a számok nem lehet nagy, ami megmagyarázza az alacsony Seebeck együtthatóját fémek.