Iliustracijoje pavaizduotos trijų pagrindinių mūsų termoelektrinio lauko efektų schemos: tai Seebeck efektas, Peltier efektas ir Tomsono efektas. Šį kartą tyrinėsime Williamą Thomsoną ir jo didįjį atradimą – Tomsono efektą.
William Thomson gimė Airijoje 1824 m. Jo tėvas Jamesas buvo matematikos profesorius Belfasto karališkajame koledže. Vėliau, kai jis dėstė Glazgo universitete, jo šeima persikėlė į Glazgą, Škotiją, kai Williamui buvo aštuoneri. Tomsonas įstojo į Glazgo universitetą būdamas dešimties (nereikia stebėtis, kad tuo metu Airijos universitetai priimdavo talentingiausius pradinių klasių mokinius), o maždaug 14 metų pradėjo studijuoti universitetinio lygio kursus. Būdamas 15 metų jis laimėjo universiteto aukso medalį už straipsnį pavadinimu „Žemės forma“. Vėliau Thomsonas išvyko studijuoti į Kembridžo universitetą ir baigė studijas kaip antras geriausias savo klasės studentas. Baigęs studijas, jis išvyko į Paryžių ir metus atliko eksperimentinius tyrimus, vadovaujamas Rene. 1846 m. Thomsonas grįžo į Glazgo universitetą ir dirbo gamtos filosofijos (t. y. fizikos) profesoriumi iki išėjimo į pensiją 1899 m.
Thomsonas Glazgo universitete įkūrė pirmąją modernią fizikos laboratoriją. Būdamas 24 metų jis išleido monografiją apie termodinamiką ir nustatė temperatūros „absoliučią termodinaminę temperatūros skalę“. Būdamas 27 metų, jis išleido knygą „Termodinamikos teorija“, kurioje nustatė antrąjį termodinamikos dėsnį ir padarė jį pagrindiniu fizikos dėsniu. Dujų difuzijos metu kartu su Džauliu atrado Joule-Thomson efektą; Devynerius metus nutiesęs nuolatinį Atlanto povandeninį kabelį tarp Europos ir Amerikos, jam buvo suteiktas kilnus „lordo Kelvino“ titulas.
Thomsono tyrimų apimtis visą gyvenimą buvo gana plati. Jis daug prisidėjo prie matematinės fizikos, termodinamikos, elektromagnetizmo, elastingumo mechanikos, eterio teorijos ir žemės mokslo.
1856 m. Thomsonas atliko išsamią Seebeck efekto ir Peltjė efekto analizę, taikydamas savo nustatytus termodinaminius principus, ir nustatė ryšį tarp iš pradžių nesusijusio Seebecko koeficiento ir Peltier koeficiento. Thomsonas manė, kad esant absoliučiam nuliui, tarp Peltier koeficiento ir Seebecko koeficiento yra paprastas daugialypis ryšys. Tuo remdamasis jis teoriškai numatė naują termoelektrinį efektą, tai yra, kai srovė teka per laidininką, kurio temperatūra yra netolygi, ne tik generuoja negrįžtamą Džaulio šilumą, bet ir sugeria arba išskiria tam tikrą šilumos kiekį (žinoma kaip Thomsono šiluma). Arba atvirkščiai, kai abiejų metalinio strypo galų temperatūra skiriasi, abiejuose metalinio strypo galuose susidarys elektrinio potencialo skirtumas. Vėliau šis reiškinys buvo pavadintas Tomsono efektu ir tapo trečiuoju termoelektriniu efektu po Seebecko ir Peltier efekto.
Istorija baigta. Štai pagrindinis dalykas!
K: Kokie yra trys pagrindiniai termoelektriniai efektai?
A: Seebecko efektas, dar žinomas kaip pirmasis termoelektrinis efektas, reiškia termoelektrinį reiškinį, kurį sukelia dviejų skirtingų laidininkų arba puslaidininkių temperatūrų skirtumas, dėl kurio susidaro A įtampos skirtumas tarp dviejų medžiagų.
Peltier efektas, dar žinomas kaip antrasis termoelektrinis efektas, reiškia reiškinį, kai srovei tekant per kontaktinį tašką, kurį sudaro laidininkai A ir B, be Džaulio šilumos, susidarančios dėl srovės, tekančios per grandinę, kontaktiniame taške atsiranda ir endoterminis arba egzoterminis efektas. Tai atvirkštinė Seebecko efekto reakcija. Kadangi Džaulio šiluma nepriklauso nuo srovės krypties, Peltier šilumą galima išmatuoti du kartus naudojant elektrą priešinga kryptimi.
Thomson, dar žinomą kaip trečiasis termoelektrinis efektas, pasiūlė paprastą daugialypį ryšį tarp Peltier koeficiento ir Seebecko koeficiento esant absoliučiam nuliui. Tuo remdamasis jis teoriškai numatė naują termoelektrinį efektą, tai yra, kai srovė teka per laidininką, kurio temperatūra yra netolygi, ne tik generuoja negrįžtamą Džaulio šilumą, bet ir sugeria arba išskiria tam tikrą šilumos kiekį (žinoma kaip Thomsono šiluma). Arba atvirkščiai, kai abiejų metalinio strypo galų temperatūra skiriasi, abiejuose metalinio strypo galuose susidarys elektrinio potencialo skirtumas.
K: Koks yra ryšys tarp šių trijų termoelektrinių efektų?
A: Trys termoelektriniai efektai turi tam tikras sąsajas: Tomsono efektas yra reiškinys, kai susidaro elektrinis potencialas, kai tarp dviejų laidininko galų yra temperatūrų skirtumas; Peljė efektas yra reiškinys, kai tarp dviejų įkrauto laidininko galų susidaro temperatūrų skirtumas (vienas galas generuoja šilumą, o kitas sugeria šilumą). Šių dviejų derinys sudaro Seebecko efektą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad termoelektrinis efektas reiškia reiškinį, kai dviejų medžiagų sąlyčio taške yra temperatūrų skirtumas, atsiranda elektrinio potencialo skirtumas ir srovė. Seebecko efektas šiluminę energiją paverčia elektros energija, Peltier efektas realizuoja abipusį elektros ir šiluminės energijos konversiją, o Thomsono efektas apibūdina šiluminį efektą, kai srovė praeina per medžiagą.
X-nusipelnėyra profesionalus gamintojas ir tiekėjasTermoelektrinės medžiagos, Termoelektriniai aušintuvaiirTermoelektrinių aušintuvų mazgaiKinijoje. Sveiki atvykę pasikonsultuoti ir įsigyti.
