Hiệu ứng nhiệt điện – Wikipedia tiếng Việt

Bởi
Hiệu ứng nhiệt điện là sự quy đổi trực tiếp sự chênh lệch nhiệt độ thành điện áp và ngược lại trải qua một cặp nhiệt điện .

Hiệu ứng nhiệt điện là sự chuyển đổi trực tiếp sự chênh lệch nhiệt độ thành hiệu điện thế và ngược lại thông qua một cặp nhiệt điện. Một thiết bị nhiệt điện tạo ra một hiệu điện thế khi có nhiệt độ khác nhau ở mỗi bên. Ngược lại, khi đặt một hiệu điện thế vào nó, nhiệt sẽ truyền từ bên này sang bên kia, tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ. Hiệu ứng này là cơ sở cho ứng dụng trong một số máy lạnh và pin nhiệt điện, không có các bộ phận chuyển động.

Hiệu ứng này hoàn toàn có thể được sử dụng để tạo ra điện, đo nhiệt độ hoặc đổi khác nhiệt độ của những vật thể. Vì hướng sưởi ấm và làm mát bị ảnh hưởng tác động bởi điện áp đặt vào, những thiết bị nhiệt điện hoàn toàn có thể được sử dụng như bộ tinh chỉnh và điều khiển nhiệt độ .

Thuật ngữ “hiệu ứng nhiệt điện” bao gồm ba hiệu ứng được xác định riêng biệt: hiệu ứng Seebeck, hiệu ứng Peltier và hiệu ứng Thomson.

Định luật Joule – Lenz, nhiệt được tạo ra bất kể khi nào dòng điện chạy qua vật tư dẫn điện, thường không được gọi là hiệu ứng nhiệt điện. Hiệu ứng Peltier – Seebeck và Thomson hoàn toàn có thể đảo ngược về mặt nhiệt động lực học, trong khi định luật Joule-Lenz thì không .Chú ý phân biệt hiệu ứng vật lý này với từ nhiệt điện, chỉ những chiêu thức chuyển hóa nhiệt năng sang điện năng một cách tổng quát, trực tiếp hay gián tiếp, sử dụng mạng lưới hệ thống có hay không có những bộ phận hoạt động .
Hiệu ứng Peltier do Jean Charles Athanase Peltier, nhà vật lý người Pháp, phát hiện vào năm 1834. [ 1 ] Khi bạn nối hai sợi dây đồng và sắt với nhau, một đầu nhúng vào nước đá, một đầu vào nước sôi, sẽ có sự di dời của những điện tử. Như vậy, sự chênh lệch nhiệt độ sinh ra điện và ngược lại, sự di dời của những điện tử cũng tạo ra sự đổi khác nhiệt độ. Ông Peltier đã nối một mẩu dây đồng với một dây bismuth với một nguồn điện, tạo thành mạch kín. Ông nhận thấy, một mặt trở nên nóng, còn mặt kia lạnh đi. Nếu bạn đặt mặt lạnh vào một hộp kín, bạn sẽ có một chiếc tủ lạnh. Ưu điểm của hiệu ứng này là thiết bị lạnh hoạt động giải trí không thay đổi, đáng tin cậy vì không cần sử dụng máy nén gas, van tiết lưu … Nhược điểm là hiệu suất làm lạnh không cao .
Phương pháp truyền thống cuội nguồn để phát điện là sử dụng lò hơi, tuabin hơi, máy phát điện ; chiêu thức này gây ra tiêu tốn lãng phí lớn về nhiệt, kèm theo đó là phát thải quá mức khí gây ra hiệu ứng nhà kính .Từ hàng chục năm nay, những nhà khoa học đã thăm dò tìm hiểu và khám phá về hiệu ứng Seebeck, hiện tượng tạo ra điện áp khi duy trì những mối nối những sắt kẽm kim loại khác nhau ở nhiệt độ khác nhau. Tuy nhiên những nguồn điện sử dụng hiệu ứng nhiệt điện loại này cao nhất cũng chỉ đạt được hiệu suất nhỏ nhoi là 7 Phần Trăm .Các nhà nghiên cứu đã dùng nhiệt để phát ra điện bằng cách kẹp giữ những phân tử hữu cơ giữa những hạt nano sắt kẽm kim loại, mở ra tiềm năng mới về khai thác nguồn năng lượng – Đây hoàn toàn có thể là mốc quan trọng trên con đường tiến tới biến hóa trực tiếp nhiệt thành điện. Ví dụ : Phân tử hữu cơ bị kẹp giữ giữa hai bề mặt bằng vàng ; tạo ra chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt sắt kẽm kim loại sẽ sinh ra điện áp và dòng điện .

Đây là minh chứng đáng kể cho ý tưởng thiết kế và là bước đi đầu tiên của ngành nhiệt điện phân tử.

Ngày nay, hiện tượng áp điện ( hiệu ứng Seebeck ) được ứng dụng rất thoáng đãng trong kỹ thuật ship hàng cho đời sống hàng ngày như : máy bật lửa, cảm ứng, máy siêu âm, điều khiển và tinh chỉnh góc quay nhỏ gương phản xạ tia lade, những thiết bị, động cơ có kích cỡ nhỏ, lúc bấy giờ người ta đang tăng trưởng nhiều chương trình nghiên cứu và điều tra như máy bay bay đập cánh như côn trùng nhỏ, cơ nhân tạo, cánh máy bay biến đổi hình dạng, phòng triệt tiêu âm thanh, những cấu trúc mưu trí, hầu hết những máy in lúc bấy giờ … một trong những ứng dụng quan trọng lúc bấy giờ trong kỹ thuật là dùng làm động cơ piezo .

Nguyên lý cơ bản[sửa|sửa mã nguồn]

Giới thiệu những thông số Seebeck, Peltier và Thomson[sửa|sửa mã nguồn]

Hệ số Seebeck[sửa|sửa mã nguồn]

Hệ số Seebeck, còn gọi là độ nhạy nhiệt điện, của một chất là mức độ cường độ điện áp nhiệt gây ra do phản ứng với sự khác biệt về nhiệt độ giữa vật liệu đó, như được gây ra bởi hiệu ứng Seebeck.[2][3]

Trong hệ đơn vị chức năng SI thông số Seebeck là V / ° K ( volts / độ Kelvin ), tuy nhiên hầu hết vật chất có ở mức microvolt mỗi độ Kelvin ( μV / K ). [ 4 ]Việc sử dụng những vật tư có thông số Seebeck cao là một trong nhiều yếu tố quan trọng cho hoạt động giải trí hiệu suất cao của máy tạo nhiệt điện và bộ làm mát bằng nhiệt điện. tin tức thêm về vật tư nhiệt điện hiệu năng cao hoàn toàn có thể tìm thấy trong bài báo về vật tư nhiệt điện. Trong những cặp nhiệt điện, hiệu ứng Seebeck được sử dụng để đo nhiệt độ, và để đạt đúng chuẩn cao cần sử dụng những vật tư có thông số Seebeck không thay đổi theo thời hạn. [ 5 ]Về mặt vật lý độ lớn và dấu của thông số Seebeck hoàn toàn có thể được hiểu là được cho bởi entropy trên một đơn vị chức năng tích điện chạy bằng dòng điện trong vật tư. Nó hoàn toàn có thể là dương hoặc âm. Trong những chất dẫn điện hoàn toàn có thể hiểu được về những luân chuyển điện tử độc lập, những hạt tải điện gần như tự do, thông số Seebeck là âm so với những tải điện mang điện tích âm ( như điện tử ), và là dương so với những tải điện mang điện tích dương ( như những lỗ trống ) .

Hệ số Peltier[sửa|sửa mã nguồn]

Hệ số Thomson[sửa|sửa mã nguồn]

Liên hệ giữa thông số Seebeck, Peltier và Thomson[sửa|sửa mã nguồn]

= = = Nguyên lý = = = hhj

Tính hiệu suất[sửa|sửa mã nguồn]

Các thông số kỹ thuật quan trọng cho hiệu suất cao[sửa|sửa mã nguồn]

Cặp nhiệt điện[sửa|sửa mã nguồn]

Tối ưu hình dáng[sửa|sửa mã nguồn]

Cặp tiếp nối đuôi nhau[sửa|sửa mã nguồn]

Các vật tư nhiệt điện[sửa|sửa mã nguồn]

Vật liệu thông dụng[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt độ thấp[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt độ phòng[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt độ trung bình[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt độ cao[sửa|sửa mã nguồn]

Tối ưu hóa vật liệu[sửa|sửa mã nguồn]

Các hướng điều tra và nghiên cứu[sửa|sửa mã nguồn]

Cấu trúc thấp chiều[sửa|sửa mã nguồn]

Tìm vật tư tối ưu[sửa|sửa mã nguồn]

Vật liệu có tiềm năng[sửa|sửa mã nguồn]

( bằng tiếng Anh )

  • Thermoelectric Handbook, Ed. Rowe DM – Chemical Rubber Company, Boca Raton (Florida) 1995.
  • GS Nolas (et al.), Thermoelectric, basic principles and new materials developments, Springer 2001.
  • GD Mahan (et al.), Thermoelectric materials: new approaches to an old problem, Physics Today, Vol. 50 (1997), p42.

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

(tiếng Anh)

Các bài viết liên quan

Viết một bình luận