Образование - Физика
Siroco | Просмотров: 1105
Эффект Пельтье является важным явлением в исследование термоэлектрического охлаждения и отопления. Для лучшего понимания, щелкните здесь для краткое объяснение эффекта Пельтье. Знаете Ли Вы?Эффект Пельтье не какое-либо практическое значение для почти 100 лет, пока разнородных металлов приборы были заменены полупроводники способны производить гораздо больше тепловой gradientIn 1821, немецкий ученый Томас Seeback провели несколько экспериментов на электричество. Он обнаружил, что электрический ток будет течь через цепь, состоящую из двух разнородных проводников, при условии перекрестки, где эти проводники соединить поддерживаются при разных температурах. Однако, Seeback не смог объяснить актуальные научные причина этого явления, и ошибочно пришел к выводу, что течет тепло, производимое такой же эффект, как течет электричество.
Позже, в 1834 году Жаном Пельтье, французский часовщик и по совместительству физик, анализируя Seeback эффект, отметил, что тепло может быть поглощен на одном стыке разнородных металлов и выписан на другом перекрестке в одной и той же схеме. Двадцать лет после этого, Уильям Томсон (Лорд Кельвин) был в состоянии научно объяснить как Seeback и термоэлектрические эффекты, и доказать связь между ними.
Однако, интересно как это может быть, в то время это явление считалось не более, чем простая лабораторный эксперимент. Тогда, в 1930 году, когда русские ученые начали повторное расследование в более ранних работах на термоэлектрическом эффекте, мировой интерес к этому явлению был вновь подогрет, что привело к разработке практических термоэлектрических устройств.
Эффект Пельтье является обратным эффекту Seeback. Поэтому, для того, чтобы иметь возможность понять, как эффект Пельтье работает, давайте сначала рассмотрим Seeback эффект. В Seeback EffectThe Seeback эффект представляет собой явление, при котором градиент температуры, возникающий между двух переходов, сформированных из двух разнородных электрических проводников и полупроводников вызывает разность потенциалов между ними. Эта разность потенциалов позволяет электрический ток в цепи. Таким образом, государства-Seeback том, что градиент температуры вызывает электрический ток в цепи. Математически, если (Т1 - Т2) - разность температур между двумя спаями разнородных металлов, то, по словам Seeback эффект, он будет производить Электродвижущую силу (Напряжение) представляется следующим:
Е = α (Т1 - Т2)
Примечание: α - это дифференциальный коэффициент Зеебека или (термо коэффициента электрической мощности) между двух проводников/полупроводников. Она положительна, когда направление электрического тока совпадает с направлением теплового потока.
Пельтье EffectThe государств эффекта Пельтье, когда электрический ток течет через цепь, включающую разнородных проводников, тепловая энергия поглощается из одного перекрестка, и выводится на другом, делая бывшего круче, и последние жарче. Таким образом, температурный градиент развивается от протекающего тока, что делает эффект Пельтье, обратный эффект Seeback.
Пельтье численность КК является скорость охлаждения в ваттах, и qh-это скорость нагрева в Вт, I-ток, протекающий через замкнутую цепь.
КК или КК = β х я
Примечание: β - это дифференциальный коэффициент Пельтье между двумя материалами A и B в вольтах.
Эффект Пельтье может быть проверена экспериментально с помощью следующей установки:как показано, два куска медного провода подключаются к двум клеммам аккумулятора. Эти два компонента взаимосвязаны с помощью висмутовой проволоки, который завершает установки.
Замечено, что, когда цепь замкнута, как описано выше, градиент температуры по прогнозу эффект Пельтье развивается. На перекрестке, где проходит ток от меди к висмуту, температура поднимается, а на стыке, где ток проходит от висмута к меди, температура падает. Как эффект Пельтье работает?Эффект Пельтье возникает из-за того, что средняя энергия электронов, участвующих в переносе электрического тока различно для разных проводников. Это зависит от нескольких факторов, в том числе энергетического спектра электронов, их концентрации в проводнике, и их рассеяние под действием приложенного напряжения. На стыке двух разнородных проводников, электроны переходят из одного проводника в другой. В зависимости от направления потока электрического заряда, эти электроны либо передают свои излишки энергии в окружающее атомы, или поглощают энергию от них. Таким образом, в бывшие, тепло рассеивается, в то время как в последнем, он впитывается. DrawbacksThe основным недостатком эффекта Пельтье, что это неэффективно. Ток, протекающий, как правило, производят значительное количество тепла, которое добавляется в общее тепловыделение. В больших приложений, это приводит к чрезмерного количества тепла, которое нужно позаботиться о. Как правило, дополнительные вентиляторы, придется нанят, чтобы исправить эту проблему. Этот эффект также использует много электричества, которое может сделать использование это для крупномасштабных приложений очень дорого.
Если компоненты устройства Пельтье слишком сильно охлаждается, что может привести к конденсации влаги, которая может привести к короткому замыканию. Преимущества главное преимущество эффекта Пельтье, что позволяет нам строить охлаждающие устройства/отопление, которые не имеют каких-либо движущихся частей, и, следовательно, гораздо меньше шансов на провал, чем традиционные охладители и нагреватели. Они также практически не требуют обслуживания. Устройства Пельтье молчат в их эксплуатации, и теоретически может достигнуть низких температурах-до -80ºС (-176ºF).
Эффект Пельтье может быть эффективно использована на микроскопическом уровне, где обычные методы охлаждения не будет работать. Применение эффекта Пельтье EffectThe Пельтье используется для создания устройств Пельтье. Это твердотельные устройства, которые используют этот эффект для охлаждения или нагрева. Часто используемые устройства включают Пельтье нагреватель, тепловой насос, охладитель, полупроводниковые холодильник.
Когда постоянный ток проходит через термоэлектрические устройства, тепло переходит от одной части устройства к другой, что позволяет ему выступать в качестве нагревателя или охладителя. Функции всех устройств Пельтье таким образом, путем передачи тепла от одной части устройства к другой против градиента температуры с помощью электрического тока.
Ниже приведены несколько использования устройства Пельтье:
Добыча воды: эффект Пельтье используется в осушителях для процесс добычи воды из воздуха.
Синтез ДНК: в термоциклер использовать этот эффект для процесса синтеза ДНК. Ка: эффект Пельтье используется в космические корабли, чтобы сбалансировать воздействие солнечных лучей по обе стороны корабля. Это помогает рассеивать тепло за счет прямого попадания солнечных лучей с одной стороны корабля на другую сторону, которые не получают солнечного света, и так гораздо круче.