Seebeck učinek

Seebeck učinek - je oblikovanje potencialno razliko na mejni stičišču dveh različnih materialov s segrevanjem umetnosti.

iz zgodovine

Zgodovina je tiho, je želel, da bi dobili Seebeck leta 1822, ko se ogreva stik s antimon in bizmut. Morda je bil učinek posledica naključnih naključij, kot se pogosto zgodi, in kako se je to zgodilo v Oersted od kompasa puščice. Galvanometer Seebeck posnete, ko je z roko držite termoelement križišča. Šteje se, srečno naključje, je dolžan lastnik uspešnega modela kompasa. Naprava sestoji iz dveh polovic: enim kovinskim okvirjem, platišča drugega steklenim pokrovom. Počitek roko na nepremičnine, Seebeck dejal odklon magnetne igle od prvotni položaj. Zagotovo razlika ni bila preveč opazna, vendar je znanstvenik potrpežljivo ponavljanje izkušnjo gledanja rezultat.

Iz slike je razvidno, da je zaslon luč povzroča znatno odklon magnetne poldnevnika. Razlog za to je polje tok, ki teče. Staple, držijo puščico zgoraj, nosi stroške (pozitivnim predznakom) v omenjeni smeri. Ustvari krožno magnetno polje, ki spremeni kompas branja. Ni znano, za nekatere, ali je kompas iz antimon in bizmut ali Seebeck našel materialov kasneje v zasebnem, ampak še vedno termoelementi so pogosto narejeni iz teh kovin. Kombinacija izbran stroje z visoko učinkovitostjo.

Uporaba termoelektrični generator

Eksperimentiranje, smo ugotovili, da je učinkovitost termoelementa doseže skoraj 3%. Na začetku XIX stoletja je zelo dostojno, lahko tekmujejo z vsemi parnim strojem. V sovjetski literaturi zagotavlja informacije, da je termoelektrična učinkovitost ni dosegla 0,5%. Prvič, to ni vedno glede ločenih termoelementi, in, drugič, se šteje, da je komunistična propaganda. V času Sovjetske zveze, z blagovno znamko osebnih računalnikov (koncept razvit v ZSSR), in zdaj vsak uradnik ponaša čisto nov laptop iz Koreje in Združenih držav Amerike. Avtorji so bolj verjetno, da se zanesejo na tujih virov, vodilne osebnosti v regiji 3%.

Georg Ohm, z uporabo termoelementa, odprla znano pravo, Faraday jih uporablja za elektrolizo raziskave. Znanstveniki hitro pridobila smisel za, in do sredine XIX stoletja so bili že prisotni termoelektrični generator dovolj velik predstave - in za oblaganje kovinskih delov. S poročilom Seebeck temperaturni postal sestavni del eksperimentalnih objektov, v katerih so potrebni za pridobitev stabilnosti. In v začetku XX stoletja smo ustvarili vrsto struktur.

Ruska revija pisala o razsvetljavo termoelektrični peč, se Gyulhera baterije uporablja za polnjenje baterij. Obresti na tem področju nekoliko oslabljena po izumu motorja z notranjim izgorevanjem in elektromotorja, vendar v sodobnem svetu termoelementi se štejejo za perspektivne vire moči za razvoj pogledu. Vendar pa je možnost uporabe sončne žarke zdela privlačna, čeprav na začetku XX stoletja. Prvi eksperimentalni podatki so bili objavljeni v 1922 so: "Aparat 105 termoelementi (baker-konstantana), območje 1 kvadratnih. cm vsak dokazuje učinkovitost 0,008%, opoldne daje energijo približno 61 mW. "

Ob istem času Seebeck učinek začel uporabljati za pogon prenosni radio. Tema termoelektrični generator prikazanih reklamka tistem času. V preprostem angleškem jeziku dobijo bralci razumeti, da je novi napajalnik dobro poslušati zadnje novice. Ni čudno, da je v kratkem času in se je pojavila v ZSSR listu ugotavlja ljubimce, so poročali, da lahko toplotna petrolejko smiselno uporabiti za močnostne elektronike vezij. Czeczik v reviji "The slabo« (1928) je poročal generator lastne zasnove železo-nikelj termoelementi. Isto vrsto izdelka pojavil na številko 13, "Radifront" revijo leta 1937.

Povojno generatorji Seebeck učinek je ugoden učinek v višini 1 W moči za 1 kg teže. Toda učinkovitost je še vedno nizka. V eni ruski književnosti pravice - sovjetski člankov ni šel korak pred drugimi. Že med drugo svetovno vojno je Seebeck učinek dobavil tiho energijo radijskih operaterjev, se greli ob ognju v nemirnem času. Upoštevani možnost znova z veliko fiziko učbeniki vsebujejo informacije o generatorja Joffe, nastala v zgodnjih 50-ih letih (gl. Sl.). Do takrat je veljalo prepričanje, da je mogoče doseči učinkovitost 5-7%, je bilo izdanih generator TGK-3 za Radio. je nastal območje sončna celica 360 kvadrat. videli, da je 0.175 vatov pri učinkovitosti 0,59%. Vidimo lahko, da se je znatno povečala.

Na primer, generator petrolejko Ioffe vzorcev 50s radijski omogoči krme pri temperaturi v notranjih spojih 300-350 stopinj Celzija in zunanje - v območju od 60 let. Potem smo dokazali sposobnost za ustvarjanje naprav z učinkovitostjo 8%. Zgodovina razvoja termoelektrični generator na zadnji možnem času priča v ustreznem oddelku in zdaj poglej fizikalnih procesov, ki se pojavljajo v vodnikih.

Termo senzorji

Do začetka 80. let do 40% vseh industrijskih meritvah, potrebnih za temperaturo in 2/3 tega števila senzorjev, ki delajo na Seebeckovega učinka. Znanstveniki hitro prišli do zaključka, da je nizka učinkovitost utemeljeno z visoko natančnostjo. V ZSSR, bi se naučili prej moti, da prevesti v ruščino delo Georg Ohm zgodnjih 20-ih letih XIX. Stresanje širino aplikacij pripomočkov - od 0,5 do 3000 K.

Visok industrializacije je povzročilo potrebo po novih metodah za nadzor tehnoloških procesov. Za gojenje obzorja ni dohajala delavskega razreda in ljudi, ki potrebujejo počitek in prosti čas. Po besedah ​​pisatelja, so znanstvena odkritja postala vsakdanja v Združenih državah Amerike, ko je bilo mogoče ugotoviti, življenje in pomiriti militantne Indijance. Brez znanosti, država ne razvija in ne vidi dobiček, za prosti čas in prosti čas se šteje kot dragocen vir. Prednosti senzorjev na Seebeckovega učinka, so:

1. Nizka vztrajnost. Če prvi stabilnost izdelka potrebno, zaradi česar so namerno okoren, počasen odziv na zunanje okolje, moderno termoelement (gl. Sl.) Je majhen in je vključena v sestavku in potrošniških naprav (npr hladilniki).
   

   sodobna termoelementom

2. Enostavnost namestitve. Človek, ki se sooča s potrebo po zamenjati termostat na zračni hladilnik ve, kako je težko in dolgotrajen proces. Termometer je povezan z prerezati žice, hitro in enostavno.
3. Obsežen merjenje temperature je podčrtana. Danes, celo testerje proda potrošnikov termoelementa kot senzor. Razpon je odvisna od oblikovne značilnosti, je enostaven za izbiro cenovno in napredne funkcije.
4. Tehnološki postopek je označen s ponovljivih parametrov med serijami enotnosti, enostavnost izdelave, možnost miniaturizacije, primerni za avtomatizirano montažo.

Te funkcije omogočajo fleksibilno, natančno in hitro sledenje spremembam temperature. Občutljivost produkta določimo s koeficientom pomočjo Seebeckovega dosegel 100 mV / K. Glavna značilnost termoelementi - parameter stabilnost glede na mehanske, toplotne, magnetni, in tako naprej. vplivi. Zato se vedno ne šteje, da je glavna značilnost stabilnosti. Včasih je na račun učinkovitosti z izbiro zlitino z največjo odpornost proti nekaterim zunanji dejavniki.

Kako termoelement

Seebeck učinek je dolgo ostal brez pojasnila. Danes razlikovati dve teorij, ki opisujejo procese:

• Kinetična (mikroskopsko);
• termodinamični (makroskopska).

To kaže, da natančnih podatkov o mehanizmu delovanja termoelement v današnji znanosti ni tam.

preprosta razlaga

Prvič, namesto da se potopite v kompleksno teorijo, se predlaga, da preuči preprosto razlago, ki jo študenti različnih univerz. Profesorji razlago dogodka, ki temelji na Termoelektronski pojava emisij in elektronegativnosti kovin in zlitin. Prvi je znano, da se v zraku na svetlobi, ko je razvil žarnice z žarilno nitko. Predpogoji postal Edisona raziskave. Elektronski luč dela, ker v vakuumu, predhodno segrete elektrodo začne oddajati nosilca naboja na površini. Seveda, so bili kmalu ustanovljeni vodilni na tem področju, je površina sedaj pokrita z elektrolizo pravih materialov.

Bistvo učinka Termoelektronski emisij: nosilci nabojev kažejo nič delovno funkcijo kristalne rešetke. Menijo, da pri normalni temperaturi lebdi nad kovinsko površino tanek elektronov oblaka. Toda na telesno podobo pozitivnega naboja na primeru ni. Kot rezultat, ogrevanje izhodno elektron dobi energijo in lahko zapustijo kovino. Veliko intenzivnost postopka opazimo pri temperaturi 1000 K. Delo funkcija ni enaka za kovine, znanstveniki menijo, da je to deloma zaradi svoje elektronegativnosti.

Ko sta oba vzorca pridejo v stik, postopek prerazporeditve začne. To se zgodi, dokler gosto elektronov oblak kovin uravnava drugi. Zdi se, da je celoten proces. Ampak... samo Seebeck odkrili, da toplota predstavlja stroške. Rekombinacija pojavi, fuzije in razpad, kar je posledica termočlenom oblikovanih na koncih potencialne razlike. Učinek je izboljšana z uporabo dveh ali več spojev. Kaj storiti, fizike v prvi polovici XIX. Potem se prvi termoelementom stičišča segrevamo in drugi ohladimo.

Pri segrevanju, gostota osnove elektronov oblakov dveh kovin raste močnejši. Zato morebitna razlika povečuje. Energija odstrani energija toplota se nadomesti trenutni vir. Seebeck učinek se kaže v vsakem temperaturi, znatno poveča s povečanjem.

Termodinamični Teorija Seebeckovega učinka

Termodinamska teorija deluje s skupnim vrednotam: tok, vzponi sil. Z reševanjem enačb, pridobljenih Ohmov zakon o razmerju med tok, napetost, upornost in Fourier - toplotni tok komunikacije in temperaturni gradient. Uvedene posebne dejavnike s posebnimi imeni:

• Izolirana prevodnost (inverzna upornosti);
• toplotna prevodnost.

Nastalo enačba je posledica prisotnosti enkrat treh učinkov: pomočjo Seebeckovega, Peltiera in Lord Kelvina. Postavljene so večinoma eksperimentalne, brez teorije. Seebeck učinek že precej šteje, Peltierjev odkril formaciji povratne temperature spoj razlike s tokom. Thomson učinek zapletena. On trdi, da kadar je skupaj začne (razlika) Temperatura prevodnik gradient preneseni (sprosti ali absorbira) toploto. preučiti in se je izkazala za pravo, termodinamične teorije:

1. Vmesne kovine v zaprtem tokokrogu izdelani iz različnih kovin pri isti temperaturi EMF ničelne vsote. To velja za izraz drugi zakon termodinamike. Delo ni opravljeno brez izdatkov energije. Kaj se dogaja pri isti temperaturi križišč "Dokaz: prenos toplote zaradi trenutno nemogoča zaradi učinka Peltier. To bi povzročilo segrevanje nekaterih območjih in drugih hlajenje. To bi pomenilo prenos toplote iz hladnejših krajev v odsotnosti zunanjega vira napajanja. Klimatska naprava ne more delovati na elektriko, vendar zaradi posebnih kabelskih povezav. "
2. Magnus v zaprti zanki istega materiala ne podpira trenutne temperaturne razlike. Posledica zakona je EMF odvisna samo od razlike med temperaturo križišča. Ne skrbite za ogrevanje ali hlajenje zunanjih pogojev vodniki samih.
3. Zaporedni (vmesni) Temperatura: algebraična vsota EMF na konturo v območju od T1 do T3 Algebraična vsota EMF prepognjen vzdolž obrisa v intervalih od T1 T2 in od T2 do T3, z vsemi vrednostmi T1, T2 in T3.

Vse tri zakona trdijo, da je nastala električna sila postane odvisna samo od temperature dozi. Ti postulati se pripoznajo kot podlagi meritev, vključno s tisto, kar se dogaja v domačih hladilnikih. Drugo čiščenje: termoelementom ni nujno vsebuje dva kovine. Če želite izmerili temperaturni gradient vzdolž thermoelectrode, je dovolj za eno nastanka elektromagnetnih polj. Drugi material, bo stik ugotovitve. To velja za degenerirano in zelo učinkovito termočlen, ki izhajajo iz temeljnih enačb termodinamične teorije. Zato je učinek napovedal analitično.

Narejen je na sliki spodaj, glede na kompleksnost snemanja matematičnih formul Internet uvedbi. To je razvidno, da je v odsotnosti električnega toka poenostavljena prva enačba za termodinamično teorije. Iz tega sledi, da je odstranitev napetosti analogno-digitalni pretvornik z manjšo tokovno mejo oskrbi, hladilnik Bosch stane "termoelementa" ene same kovine.

Razlikovati med absolutno in relativno elektromagnetnih polj. Drugi se nanaša na par materialov, in prvi - označuje samo eno. Absolutni napetost je izmerjena z uporabo standarda, za katere druge metode že merjene navedeno vrednost (olje olje). Iz eksperimentov je razlika EMF, ki omogoča izračun vrednosti. Standardi trenutno prizna:

• Pri relativno visokih temperaturah (nad 100 K): platine, zlato, baker, volfram.
• Svinec v drugih primerih.

Pri zelo nizkih temperaturah pod 20 K je absolutna EMF določimo neposredno. V nekaterih materialih, postane nična in kombiniranje preskusnega vzorca s parom takoj pridejo na želeno vrednost. Večina kovine absolutno EMF v območju od 0 do 80 mV / K.

kinetična teorija

Kinetična teorija ima opraviti z neuravnoteženosti stanju okolja. On jih študira v gibanju. Temelji na Bardeen-Cooper-Schrieffer, ni tako znana javnosti. Ob upoštevanju verjetnosti sprejela teorijo, je vsak delec obravnavati posebej, ne glede na celotno delovanje sistema. Za to teorijo, imenovano mikroskopska.

Ob upoštevanju konceptov predstavil: Cooper par elektronov na površini Debye frekvenčni Fermi in tako naprej. Teorija deluje verjetnostnih enačbe položaje delcev, funkcijo Boltzmann. Po predstavništev znanosti na začetku stoletja XX v vsaki kovine obstaja določena koncentracija elektronov raztresene naključno, ampak ubogati model Boltzmann. Te različne teorije so poimenovali:

• Rak.
• Drude.
• Lorentz.
• Debye.

Po modelu Boltzmann, povprečna translacijskih energija gibanja delcev je 2/3 kT, kjer je k - je Boltzmannova konstanta. Po tej razlagi termoelektrična napetost je odvisna od koncentracije delcev v dveh kovin termoelement in temperature (glej. Sl.). To je enostavno, da se preveri, da je formula za kovino ne ustrezajo resničnim pripomb. Ta se izvede s preprostim štetjem vrednosti elektromagnetnih polj na tako, da se temperaturno območje in najti Seebeck koeficient. Jasno je precenjen.

Sporni Formula začetku XX stoletja je bila odpravljena FRENKEL in Sommerfeld teorijo (1927). Zadnji elektroni se postavi v model kvantne statistike Fermi-Dirac. Sommerfeld Seebeck koeficient dobimo zelo majhno količino. To je težko razložiti z dejstvom, da je formula kinetične teorije delujejo koncentracije elektronov neposredno, vendar jih je težko meriti in spremljati.

Polprevodniki bolje ubogati kinetične teorije. Elektroni iz materiala z višjo razpršenih gostote in dosežejo vmesnika. Postopek se nadaljuje, dokler polje števec "izseljenci" izravnava tok gibanje nasprotno. V zvezi z razlago proces kinetične teorije se ne razlikuje od argumentov, oddanih zgornjih naslovih, vendar pa so nianse:

1. S povečano koncentracijo prevoznikov posameznega znaka tok jih nosi na hladno konca, vendar pa so že nabrali polnjenja preprečuje med postopkom. Nosilci nasprotnim predznakom, nasprotno, pospešuje področju. Kot rezultat, števec teče na meji med mediji bo enaka in potencialna razlika je določena temperatura vrednost.
2. Koeficient difuzije je tesno povezano z mobilnostjo naboja. Ta odnos je bil ustanovljen z Einstein. Zaradi neenake koncentracija nastane, s tem temperaturni gradient. Manj mobilnih stroški tvorijo neke vrste plute na svoji poti zaradi nizke hitrosti gibanja. Področje tega kopičenja naboja nasprotnih znak krila delcev. Kot rezultat, proces doseže ravnovesje.

Prisotnost dveh nosilnih simbolov zaradi visokih Seebeck koeficientov v polprevodnika. V kovine imajo povečano koncentracijo elektronov doseže 10 sextillions na kubični centimeter. Zato so temperaturna nihanja v številkah ne more biti veliko, kar pojasnjuje nizko Seebeck koeficienta kovin.