تبلیغات
آموزش فیزیک در فیزیک یار(گروه آموزشی کیان دانش) - اثر ترموالکتریک
 
آموزش فیزیک در فیزیک یار(گروه آموزشی کیان دانش)
آموزش رایگان برای همه
درباره وبلاگ


در این سایت ، فیلم ، انیمیشن، نمونه سئوال امتحانی به منظور کمک به یادگیری مفهومی این درس قرار داده خواهد شد.امید است این سایت زمینه علاقمندی دانش آموزان به این علم را فراهم سازد.
مدرس حسن حبیبی مدرس ریاضی و فیزیک شهر زنجان
09125423467
تلگرام fizikyar2@
کیان دانشkiyandanesh@
habibieducation@gmail.com

مدیر وبلاگ : حسن حبیبی
نویسندگان
چهارشنبه 23 بهمن 1392 :: نویسنده : حسن حبیبی
اثر ترموالکتریک تبدیل مستقیم اختلاف دما به ولتاژ الکتریکی و یا برعکس آن است . یک دستگاه ترموالکتریک وسیله ای است در صورت وجود اختلاف دما در دو سرش ،ولتاژی را پدید می آورد و در مقابل در صورت گرفتن ولتاژ در دو سرش اختلاف دما ایجاد می شود . در ابعاد اتمی ، گرادیان دمای اعمال شده سبب می شود تا حامل های بار در ماده از سر گرم به سر سرد حرکت کنند .


[http://www.aparat.com/v/BbcKI]


نگاه اجمالی

ترموالکتریسیته ، همانطور که از نام آن بر می‌آید به پدیده‌هایی اشاره دارد که هم شامل انرژی گرمایی (یا حرارت) هستند و هم شامل الکتریسیته. ترموالکتریسیته ، فرآیندی تعادلی نیست بلکه از نوع فرآیند حالت پایا مانند رسانندگی الکتریکی است که به حضور بارهای الکتریکی متحرک نیاز دارد. در نبود میدان مغناطیسی با سه اثر ترمودینامیک روبرو می‌شود اثر زبک ، اثر پلیته ، اثر تامسون.



img/daneshnameh_up/a/a9/te.jpg

سیر تحولی و رشد

تولید جریان الکتریکی در اثر اختلاف دما ، اگر سرهای دو میله رسانا یا نیم رسانا از جنس مختلف دو به دو به هم متصل شود و دو محل اتصال در دماهای متفاوت قرار می‌گیرد (مثلا یکی از اتصالها گرم شود) در مدار بسته متشکل از این دو میله جریانی الکتریکی ایجاد می‌شود. که شدت آن با اختلاف دمای اتصالها متناسب است.حال در نبود میدان مغناطیسی با سه اثر ترمودینامیک بررسی می‌شود.

اثر زبک که توسط توماس جان زبک در 1882 کشف شد؛ اثر پلیته که توسط ژان شارل آثاناس پلیته در 1834 کشف شد و اثر تامسون که در سال 1854 توسط ویلیام تامسون پیش بینی شد و چند سال بعد بطور تجربی توسط خودش مورد تأیید قرار گرفت، این سه اثر مستقل از یکدیگر نیستند. تامسون (که بعدها به لقب لرد کلوین مفتخر شد) در ارائه پیش بینی‌اش از استدلالهایی ترمودینامیکی استفاده کرد، که چندان دقیق نبودند. استدلال دقیق با بکار گیری ترمودینامیک برگشت ناپذیر به همین نتیجه می‌انجامد، و معادلاتی که این سه اثر را به یکدیگر ربط می‌دهند، روابط کلوین نامیده می‌شود. گرمایش ژول که تا جریان الکتریکی بارهای الکتریکی در هر جسم غیر ابررسانایی همراه است، اثری ترمودینامیک نیست.

اثر زبک

اگر ماده‌ای که حاوی الکترونهای متحرک است در معرض جریان گرمایی قرار بگیرد و این به ایجاد اختلاف دمای T∆ در داخل ماده منجر شود، در این صورت با یک اختلاف پتانسیل مدار باز (V∆) روبرو خواهیم شد. برای یک جسم همگن و اختلاف دمای کوچک ، رابطه میان اختلاف پتانسیل V∆ و اختلاف T∆ چنین است:


V = SA(Tmean)∆T∆

که در آن SA(Tmean)∆T توان گرمایی ماده A در دمای Tmean و T∆ = T2 - T1 و Tmean = (T2 + T1)/2 است. ضریب (SA(Tmean توان الکتریک یا ضریب زبک نیز نامیده می‌شود. نام اخیر برای نیم رساناها متداول شده است. از معادله بالا می‌توان نتیجه گرفت و به معادله کلی‌تر زیر رسید:


V = ∫ SA(Tmean) ∆T

بر خلاف درک نادرستی که رایج است، علامت توان گرمایی به عواملی بیش از علامت توان گرمایی به آماری که بیانگر روابط حالت پایای بین حامل بار و دماست بستگی پیدا می کند. برای فلزات ، که معمولا مشمول آمار فرمی - دیراک می‌شوند. توانهای گرمایی کوچکی بدست می‌آید؛ برای نیم رساناها (نیم فلزها) ، که معمولا مشمول توزیع ماکسول - بولتزمنآمار بولتزمن هستند، با توانهای گرمایی بزرگتری روبرو می‌شویم.

کاربرد اثر زبک

متداولترین کاربرد اثر زبک در ساخت ترموکوپل می‌بینیم. کوششهایی که در بکار گیری اثر زبک در اختلاف دماهای طبیعی یا مهار شده ، به منظور ساختن منابع ولتاژ ، انجام شده‌اند موفقیت محدودی داشته‌اند.

مقایسه

اختلاف اثر تامسون و پلیته با اثر زبک

در اثر تامسون و پلیته از دو جنبه مهم با اثر زبک تفاوت دارند. اولا با شارشی از جریان الکتریکی باید سر و کار داشته باشیم یعنی این اثرها در مدار بار الکتریکی رخ نمی‌دهد. ثانیا ، به گرمای برگشت پذیر روبرو می‌شویم.

اثر پلیته

اثر پلیته ، به پیوندگاه هم دمای بین دو ماده متفاوت نسبت داده می‌شود. وقتی از این پیوندگاه جریانی در یک جهت عبور کند، گرما ایجاد می‌شود با معکوس کردن جهت این جریان باعث جذب همان مقدار گرما می‌شود. این گرما با چگالی جریان نسبت مستقیم دارد و جهت جریانی که به تولید گرما می‌انجامد. به کمک ضرایب زبک در دو ماده قابل تعیین است. اثر پلیته را برای ساختن وسیله‌ای که قسمتهای متحرک نداشته باشد، می‌توان بکار برد.

اثر تامسون

اثر تامسون در ماده واحدی که گرادیان دمایی هم داشته باشد، رخ می‌دهد. جریان در یک جهت گرما تولید می کند، در حالی که در جهت مخالف همان گرما را جذب می‌کند. با استفاده از این اصل ، برای آشکار سازهای مختلف اپتیکی ، خنک کننده‌های ترموالکتریکی ساخته شده است.



نوع مطلب : گرما و ترمودینامیک، فیزیک سوم دبیرستان، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
یکشنبه 24 فروردین 1393 02:19 ب.ظ
با سلام میخواستم بگم که سایتتون خیلی خوب و آموزنده است .
حسن حبیبیبا تشکر از اظهار لطفتان
سه شنبه 29 بهمن 1392 07:12 ب.ظ
سلام با تشکر از سایت خوبتان.
من تمام ویدیو های شمارا در وبم گذاشته ام و همه ی ویدیو ها خوب و جالب اند.
حسن حبیبی
با تشکر از لطفتان. موفق باشید.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :