На ілюстрації показані схематичні діаграми трьох основних ефектів у нашому термоелектричному полі: це ефект Зеєбека, ефект Пельтьє та ефект Томсона. Цього разу ми збираємося досліджувати Вільяма Томсона та його велике відкриття – ефект Томсона.
Вільям Томсон народився в Ірландії в 1824 році. Його батько, Джеймс, був професором математики в Королівському коледжі Белфаста. Пізніше, коли Вільям викладав в університеті Глазго, його родина переїхала до Глазго, Шотландія, коли Вільяму було вісім років. Томсон вступив до Університету Глазго у віці десяти років (вас не дивує, що в ту епоху ірландські університети приймали найталановитіших учнів початкової школи) і почав вивчати курси університетського рівня приблизно у віці 14 років. У віці 15 років він отримав золоту медаль університету за статтю під назвою «Форма Землі». Пізніше Томсон пішов вчитися в Кембриджський університет і закінчив його як другий кращий студент у своєму класі. Після закінчення навчання він поїхав до Парижа і провів рік експериментальних досліджень під керівництвом Рене. У 1846 році Томсон повернувся до Університету Глазго, щоб працювати професором натуральної філософії (тобто фізики) до свого виходу на пенсію в 1899 році.
Томсон створив першу сучасну фізичну лабораторію в університеті Глазго. У віці 24 років він опублікував монографію з термодинаміки і встановив «абсолютну термодинамічну температурну шкалу» для температури. У віці 27 років він опублікував книгу «Теорія термодинаміки», встановивши другий закон термодинаміки і зробивши його основним законом фізики. Спільно відкрив ефект Джоуля-Томсона під час дифузії газу з Джоулем; Після дев'яти років будівництва постійного Атлантичного підводного кабелю між Європою та Америкою він був удостоєний дворянського титулу «лорд Кельвін».
Сфера досліджень Томсона була досить великою протягом усього його життя. Він зробив значний внесок у математичну фізику, термодинаміку, електромагнетизм, механіку пружності, теорію ефіру та науку про Землю.
У 1856 році Томсон провів комплексний аналіз ефекту Зеєбека та ефекту Пельтьє, застосовуючи встановлені ним термодинамічні принципи, і встановив зв'язок між початково непов'язаними коефіцієнтом Зеєбека та коефіцієнтом Пельтьє. Томсон вважав, що при абсолютному нулі існує проста кратна залежність між коефіцієнтом Пельтьє та коефіцієнтом Зеєбека. На цій основі він теоретично передбачив новий термоелектричний ефект, тобто коли струм протікає через провідник з нерівномірною температурою, окрім генерації необоротного тепла Джоуля, провідник також поглинає або виділяє певну кількість тепла (відоме як тепло Томсона). Або навпаки, коли температури на обох кінцях металевого стрижня різні, на обох кінцях металевого стрижня утворюється різниця електричних потенціалів. Пізніше це явище було названо ефектом Томсона і стало третім термоелектричним ефектом після ефекту Зеєбека і ефекту Пельтьє.
Історія закінчена. Ось ключовий момент!
З: Які три основні термоелектричні ефекти відповідно?
A: Ефект Зеєбека, також відомий як перший термоелектричний ефект, відноситься до термоелектричного явища, викликаного різницею температур між двома різними провідниками або напівпровідниками, що призводить до різниці напруг між двома речовинами.
Ефект Пельтьє, також відомий як другий термоелектричний ефект, відноситься до явища, коли, коли струм проходить через точку контакту, утворену провідниками A і B, на додаток до тепла Джоуля, що утворюється через струм, що протікає через коло, також виникає ендотермічний або екзотермічний ефект у точці контакту. Це зворотна реакція ефекту Зеєбека. Оскільки тепло Джоуля не залежить від напрямку струму, тепло Пельтьє можна виміряти, подвівши електрику двічі в протилежному напрямку.
Ефект Томсона, також відомий як третій термоелектричний ефект, був запропонований Томсоном, щоб мати простий множинний зв'язок між коефіцієнтом Пельтьє та коефіцієнтом Зеєбека при абсолютному нулі. На цій основі він теоретично передбачив новий термоелектричний ефект, тобто коли струм протікає через провідник з нерівномірною температурою, окрім генерації необоротного тепла Джоуля, провідник також поглинає або виділяє певну кількість тепла (відоме як тепло Томсона). Або навпаки, коли температури на обох кінцях металевого стрижня різні, на обох кінцях металевого стрижня утворюється різниця електричних потенціалів.
З: Який зв'язок між цими трьома термоелектричними ефектами?
В: Три термоелектричні ефекти мають певний зв’язок: Ефект Томсона – це явище, коли електричний потенціал генерується, коли існує різниця температур між двома кінцями провідника; ефект Пельє — це явище, коли виникає різниця температур між двома кінцями зарядженого провідника (один кінець виділяє тепло, а інший кінець поглинає тепло). Поєднання цих двох являє собою ефект Зеєбека.
Таким чином, термоелектричний ефект відноситься до явища, коли існує різниця температур у точці контакту двох матеріалів, виникає різниця електричних потенціалів і струм. Ефект Зеєбека перетворює теплову енергію в електричну, ефект Пельтьє реалізує взаємне перетворення між електричною та тепловою енергією, а ефект Томсона описує тепловий ефект при проходженні струму через матеріал.
X-Заслуженоє професійним виробником і постачальникомТермоелектричні матеріали, Термоелектричні охолоджувачііТермоелектричні охолоджувачі в зборів Китаї. Ласкаво просимо до консультації та покупки.
