የቴርሞኤሌክትሪክ ክስተቶች በፊዚክስ ውስጥ የተለየ ርዕስ ሲሆኑ የሙቀት መጠን እንዴት ኤሌክትሪክ እንደሚያመነጭ እና የኋለኛው ደግሞ የሙቀት ለውጥን ያስከትላል። የመጀመሪያው የቴርሞኤሌክትሪክ ክስተት አንዱ የሴቤክ ተፅዕኖ ነው።
ተፅዕኖውን ለመክፈት የሚያስፈልጉ ቅድመ ሁኔታዎች
በ1797 ጣሊያናዊው የፊዚክስ ሊቅ አሌሳንድሮ ቮልታ በኤሌክትሪክ መስክ ምርምር ሲያካሂድ ከነበሩት አስደናቂ ክስተቶች መካከል አንዱን አገኘ፡- ሁለት ጠንካራ ቁሶች ሲገናኙ በግንኙነት ቦታ ላይ ሊኖር የሚችል ልዩነት እንዳለ አወቀ። የእውቂያ ልዩነት ይባላል። በአካላዊ ሁኔታ, ይህ እውነታ, የማይመሳሰሉ ቁሳቁሶች የእውቂያ ዞን በተዘጋ ዑደት ውስጥ የአሁኑን መልክ ሊያመጣ የሚችል ኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል (EMF) አለው ማለት ነው. አሁን ሁለት ቁሳቁሶች በአንድ ወረዳ ውስጥ ከተገናኙ (በመካከላቸው ሁለት ግንኙነቶችን ለመፍጠር) የተገለፀው EMF በእያንዳንዳቸው ላይ ይታያል, ይህም በመጠን መጠኑ ተመሳሳይ ነው, ነገር ግን በምልክት ተቃራኒ ነው. የኋለኛው ለምን ምንም ወቅታዊ እንደማይፈጠር ያብራራል።
የኢ.ኤም.ኤፍ መታየት ምክንያት የተለያየ ደረጃ ያለው የፌርሚ (ኢነርጂ) ነው።የኤሌክትሮኖች የቫሌሽን ግዛቶች) በተለያዩ ቁሳቁሶች. የኋለኛው ሲገናኝ, የፌርሚ ደረጃ ይቀንሳል (በአንዱ ቁሳቁስ ይቀንሳል, በሌላኛው ደግሞ ይጨምራል). ይህ ሂደት የሚከሰተው ኤሌክትሮኖች በእውቂያው ውስጥ በማለፍ ሲሆን ይህም ወደ EMF መልክ ይመራል.
ወዲያው መታወቅ ያለበት የኢኤምኤፍ ዋጋ እዚህ ግባ የሚባል አይደለም (በጥቂት አስረኛ ቮልት ቅደም ተከተል)።
የቶማስ ሴቤክ ግኝት
ቶማስ ሴቤክ (ጀርመናዊ የፊዚክስ ሊቅ) በ1821 ማለትም በቮልት የግንኙነት አቅም ልዩነት ከተገኘ ከ24 ዓመታት በኋላ የሚከተለውን ሙከራ አድርጓል። የቢስሙዝ እና የመዳብ ሳህን አገናኘ እና በአጠገባቸው መግነጢሳዊ መርፌን አስቀመጠ። በዚህ ጉዳይ ላይ, ከላይ እንደተጠቀሰው, ምንም የአሁኑ ጊዜ አልተከሰተም. ነገር ግን ሳይንቲስቱ የቃጠሎውን ነበልባል ከሁለቱ ብረቶች ግንኙነት ወደ አንዱ እንዳመጣ፣ መግነጢሳዊው መርፌ መዞር ጀመረ።
አሁን አሁን ባለው ተሸካሚ የተፈጠረ የአምፔር ኃይል እንዲዞር እንዳደረገው እናውቃለን፣ነገር ግን በዛን ጊዜ ሴቤክ ይህንን ስለማያውቅ የብረታ ብረት መግነጢሳዊ መግነጢሳዊ የሙቀት መጠኑ ይከሰታል ብሎ በስህተት ገምቷል። ልዩነት።
የዚህ ክስተት ትክክለኛ ማብራሪያ ከጥቂት አመታት በኋላ በዴንማርካዊው የፊዚክስ ሊቅ ሃንስ ኦርስትድ ተሰጥቷል፣እርሱም እየተነጋገርን ያለነው ስለ ቴርሞኤሌክትሪክ ሂደት እንደሆነ ጠቁመዋል እናም ጅረት በተዘጋ ወረዳ ውስጥ ይፈስሳል። ቢሆንም፣ በቶማስ ሴቤክ የተገኘው ቴርሞኤሌክትሪክ ውጤት በአሁኑ ጊዜ የመጨረሻ ስሙን ይዟል።
የቀጣይ ሂደቶች ፊዚክስ
ቁሱን ለማዋሃድ በድጋሚ፡ የሴቤክ ተጽእኖ ዋናው ነገር መነሳሳት ነውየኤሌክትሪክ ጅረት የሁለት እውቂያዎች የተለያየ የሙቀት መጠንን በመጠበቅ የተዘጋ ዑደት ይመሰርታሉ።
በዚህ ስርዓት ውስጥ ምን እንደሚፈጠር እና ለምን የአሁኑ ጊዜ በእሱ ውስጥ መስራት እንደጀመረ ለመረዳት ከሶስት ክስተቶች ጋር መተዋወቅ አለብዎት፡
- የመጀመሪያው አስቀድሞ ተጠቅሷል - ይህ በፌርሚ ደረጃዎች አሰላለፍ ምክንያት በእውቂያ ክልል ውስጥ ያለው የኢኤምኤፍ ተነሳሽነት ነው። የሙቀት መጠኑ ሲጨምር ወይም ሲቀንስ የቁሳቁሶች የዚህ ደረጃ ኃይል ይለወጣል. የኋለኛው እውነታ በወረዳው ውስጥ ሁለት ግንኙነቶች ከተዘጉ ወደ የአሁኑ መልክ ይመራል (በተለያየ የሙቀት መጠን በብረታ ብረት ግንኙነት ዞን ውስጥ ያለው ሚዛናዊ ሁኔታ የተለየ ይሆናል)።
- የክፍያ ማጓጓዣዎችን ከሞቃት ወደ ቀዝቃዛ ክልሎች የማንቀሳቀስ ሂደት። በብረታ ብረት እና በኤሌክትሮኖች ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች እና በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያሉ ቀዳዳዎች በመጀመሪያ ግምታዊ ጋዝ እንደ ጥሩ ጋዝ ሊቆጠሩ እንደሚችሉ ካስታወስን ይህ ተፅእኖ መረዳት ይቻላል ። እንደሚታወቀው, የኋለኛው, በተዘጋ ድምጽ ውስጥ ሲሞቅ, ግፊቱን ይጨምራል. በሌላ አነጋገር የሙቀት መጠኑ ከፍ ባለበት የግንኙነት ዞን የኤሌክትሮን (ቀዳዳ) ጋዝ "ግፊት" እንዲሁ ከፍ ያለ ነው, ስለዚህ ክፍያ ተሸካሚዎች ወደ ቁሳቁሱ ቀዝቃዛ ቦታዎች ማለትም ወደ ሌላ ግንኙነት ይሄዳሉ.
- በመጨረሻ፣ በሴቤክ ተፅእኖ ውስጥ ወደ ወቅታዊው መልክ የሚያመራው ሌላው ክስተት የፎኖኖች (ላቲስ ንዝረት) ከቻርጅ ተሸካሚዎች ጋር ያለው መስተጋብር ነው። ሁኔታው ፎኖን ይመስላል ከጋለ መስቀለኛ መንገድ ወደ ቀዝቃዛ መስቀለኛ መንገድ በመሄድ ኤሌክትሮን (ቀዳዳ) "መታ" እና ተጨማሪ ሃይል ይሰጣል።
በሶስት ሂደቶች ምልክት ተደርጎበታል።በውጤቱም, በተገለጸው ስርዓት ውስጥ የአሁኑ መከሰት ይወሰናል.
ይህ የሙቀት ኤሌክትሪክ ክስተት እንዴት ይገለጻል?
በጣም ቀላል፣ ለዚህም የተወሰነ መለኪያ ኤስን ያስተዋውቃሉ፣ እሱም ሴቤክ ኮፊሸን ይባላል። መለኪያው የሚያሳየው የእውቂያ የሙቀት ልዩነት ከ 1 ኬልቪን (ዲግሪ ሴልሺየስ) ጋር እኩል ከሆነ የ EMF እሴት መነሳሳቱን ያሳያል። ማለትም፡ መፃፍ ትችላለህ፡
S=ΔV/ΔT.
እዚህ ΔV የወረዳው (ቮልቴጅ) EMF ነው፣ ΔT በሞቃት እና በቀዝቃዛ መገናኛዎች (የእውቂያ ዞኖች) መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት ነው። S በአጠቃላይ በሙቀት ላይ ስለሚወሰን ይህ ቀመር በግምት ትክክል ነው።
የሴቤክ ኮፊሸንት እሴቶቹ በተገናኙት ቁሳቁሶች ባህሪ ላይ ይወሰናሉ። ሆኖም ፣ ለብረታ ብረት ዕቃዎች እነዚህ እሴቶች ከአሃዶች እና ከአስር μV/K ጋር እኩል ናቸው ማለት እንችላለን ፣ ለሴሚኮንዳክተሮች ግን በመቶዎች የሚቆጠሩ μV/K ናቸው ፣ ማለትም ፣ ሴሚኮንዳክተሮች ከብረት የበለጠ የሙቀት ኃይል አላቸው ።. ለዚህ እውነታ ምክንያቱ የሴሚኮንዳክተሮች ባህሪያት በሙቀት ላይ የበለጠ ጥገኛ ነው (ምግባር, የኃይል መሙያዎች ትኩረት)።
የሂደት ቅልጥፍና
የሙቀትን ወደ ኤሌክትሪክ የማስተላለፉ አስገራሚ እውነታ ለዚህ ክስተት ተግባራዊነት ትልቅ እድሎችን ይከፍታል። ቢሆንም, ለቴክኖሎጂ አጠቃቀሙ, ሀሳቡ ራሱ አስፈላጊ ብቻ ሳይሆን የቁጥር ባህሪያትም ጭምር ነው. በመጀመሪያ ፣ እንደሚታየው ፣ የተገኘው emf በጣም ትንሽ ነው። ይህን ችግር ማስቀረት የሚቻለው ብዙ ቁጥር ያላቸው ተቆጣጣሪዎች (እነዚህን) ተከታታይ ግንኙነት በመጠቀም ነው።የሚከናወነው በፔልቲየር ሴል ውስጥ ነው፣ እሱም ከዚህ በታች ይብራራል።
በሁለተኛ ደረጃ የሙቀት ኤሌክትሪክ የማመንጨት ብቃት ጉዳይ ነው። እና ይህ ጥያቄ እስከ ዛሬ ድረስ ክፍት ነው. የሴቤክ ተጽእኖ በጣም ዝቅተኛ ነው (10%). ያም ማለት ከሙቀት ወጪዎች ውስጥ አንድ አሥረኛው ብቻ ጠቃሚ ሥራ ለመሥራት ሊያገለግል ይችላል. በአለም ዙሪያ ያሉ ብዙ ላቦራቶሪዎች ይህንን ውጤታማነት ለመጨመር እየሞከሩ ነው, ይህም አዲስ ትውልድ ቁሳቁሶችን በማዳበር ለምሳሌ ናኖቴክኖሎጂን በመጠቀም ሊከናወን ይችላል.
በሴቤክ የተገኘውን ውጤት በመጠቀም
ዝቅተኛ ቅልጥፍና ቢኖረውም አሁንም አጠቃቀሙን አግኝቷል። ከታች ያሉት ዋና ቦታዎች ናቸው፡
- Thermocouple። የ Seebeck ተጽእኖ በተሳካ ሁኔታ የተለያዩ ነገሮችን የሙቀት መጠን ለመለካት ጥቅም ላይ ይውላል. እንደ እውነቱ ከሆነ, የሁለት እውቂያዎች ስርዓት የሙቀት መለኪያ ነው. የእሱ መጠን S እና የአንደኛው ጫፍ የሙቀት መጠን የሚታወቅ ከሆነ በወረዳው ውስጥ የሚከሰተውን ቮልቴጅ በመለካት የሌላውን ጫፍ የሙቀት መጠን ማስላት ይቻላል. Thermocouples እንዲሁ የጨረር (ኤሌክትሮማግኔቲክ) ሃይልን ጥግግት ለመለካት ያገለግላሉ።
- የኤሌትሪክ ሃይል ማመንጨት በጠፈር ፍተሻዎች ላይ። የኛን ሥርዓተ ፀሐይ ለማሰስ በሰው የተጀመሩ ፍተሻዎች ወይም ከጥቅም ውጪ የሴቤክን ተፅዕኖ በመርከቡ ላይ ያለውን ኤሌክትሮኒክስ ለማብራት። ይህ የተደረገው በጨረር ቴርሞኤሌክትሪክ ጄኔሬተር አማካኝነት ነው።
- የሴቤክ ውጤት መተግበሪያ። BMW እና ቮልስዋገን አስታውቀዋልከጭስ ማውጫ ቱቦ የሚወጣውን የጋዞች ሙቀት የሚጠቀሙ የቴርሞኤሌክትሪክ ማመንጫዎች መኪኖቻቸው ውስጥ ይታያሉ።
በዘመናዊ መኪኖች ውስጥ
ሌሎች የሙቀት ኤሌክትሪክ ውጤቶች
ሶስት የሙቀት ኤሌክትሪክ ውጤቶች አሉ፡ ሴቤክ፣ ፔልቲየር፣ ቶምሰን። የመጀመርያው ምንነት አስቀድሞ ተወስዷል። የፔልቲየር ተፅእኖን በተመለከተ, ከላይ የተወያየው ወረዳ ከውጭ የአሁኑ ምንጭ ጋር ከተገናኘ, አንዱን ማሞቅ እና ሌላውን ማቀዝቀዝ ያካትታል. ማለትም፣ የሴቤክ እና ፔልቲየር ተፅእኖዎች ተቃራኒ ናቸው።
የቶምሰን ተጽእኖ ተመሳሳይ ተፈጥሮ አለው፣ነገር ግን በተመሳሳዩ ቁስ ላይ ይቆጠራል። ዋናው ቁም ነገር የሙቀት ማስተላለፊያው መለቀቅ ወይም መምጠጥ አሁኑ የሚፈሱበት እና ጫፎቹ በተለያየ የሙቀት መጠን የሚጠበቁ ናቸው።
ፔልቲየር ሕዋስ
ስለ ቴርሞ-ጄነሬተር ሞጁሎች የባለቤትነት መብት ሲናገሩ ከሴቤክ ተፅእኖ ጋር፣ በእርግጥ በመጀመሪያ የሚያስታውሱት የፔልቲየር ሴል ነው። በተከታታይ በተገናኙት ተከታታይ የ n- እና p-type conductors የተሰራ የታመቀ መሳሪያ (4x4x0.4 ሴ.ሜ) ነው. እርስዎ እራስዎ ማድረግ ይችላሉ. የሴቤክ እና የፔልቲየር ተጽእኖዎች በስራዋ እምብርት ላይ ናቸው. የሚሠራባቸው የቮልቴጅ እና ሞገዶች ትንሽ ናቸው (3-5 V እና 0.5 A). ከላይ እንደተጠቀሰው የሥራው ውጤታማነት በጣም ትንሽ ነው (≈10%)።
የእለት ተእለት ስራዎችን ማለትም ውሃን በገንቦ ውስጥ ማሞቅ ወይም ማቀዝቀዝ ወይም የሞባይል ስልክ መሙላትን ለመፍታት ይጠቅማል።
