Joonisel on kujutatud meie termoelektrilise välja kolme peamise efekti skemaatilised diagrammid: need on Seebecki efekt, Peltieri efekt ja Thomsoni efekt. Seekord uurime William Thomsonit ja tema suurt avastust – Thomsoni efekti.
William Thomson sündis Iirimaal 1824. aastal. Tema isa James oli matemaatikaprofessor Belfasti Kuninglikus Kolledžis. Hiljem, kui ta Glasgow ülikoolis õpetas, kolis tema perekond Šotimaale Glasgowsse, kui William oli kaheksa-aastane. Thomson astus Glasgow ülikooli kümneaastaselt (ei pea imestama, et sel ajastul võtsid Iiri ülikoolid vastu kõige andekamaid algkooliõpilasi) ja asus õppima ülikooli tasemel kursusi umbes 14-aastaselt. 15-aastaselt võitis ta ülikooli kuldmedali artikli pealkirjaga "Maa kuju". Hiljem läks Thomson Cambridge'i ülikooli õppima ja lõpetas selle oma klassi teise tippõpilasena. Pärast kooli lõpetamist läks ta Pariisi ja viis Rene juhendamisel läbi aasta eksperimentaalseid uuringuid. Aastal 1846 naasis Thomson Glasgow ülikooli, et töötada loodusfilosoofia (st füüsika) professorina kuni pensionile minekuni 1899. aastal.
Thomson rajas Glasgow ülikoolis esimese kaasaegse füüsikalabori. 24-aastaselt avaldas ta monograafia termodünaamikast ja kehtestas temperatuuri "absoluutse termodünaamilise temperatuuriskaala". 27-aastaselt avaldas ta raamatu "Termodünaamika teooria", mis kehtestas termodünaamika teise seaduse ja muutis selle füüsika põhiseaduseks. Ühiselt avastasid Joule-Thomsoni efekti gaasi difusiooni ajal Joule'iga; Pärast üheksa aastat kestnud Atlandi ookeani alalise merekaabli ehitamist Euroopa ja Ameerika vahel pälvis ta aadlitiitli "lord Kelvin".
Thomsoni uurimisulatus oli kogu tema elu jooksul üsna ulatuslik. Ta andis märkimisväärse panuse matemaatilise füüsika, termodünaamika, elektromagnetismi, elastsusmehaanika, eetri teooria ja maateaduse alal.
1856. aastal viis Thomson läbi Seebecki efekti ja Peltieri efekti põhjaliku analüüsi, rakendades enda kehtestatud termodünaamilisi printsiipe, ning tuvastas seose algselt mitteseotud Seebecki koefitsiendi ja Peltieri koefitsiendi vahel. Thomson uskus, et absoluutse nulli korral on Peltieri koefitsiendi ja Seebecki koefitsiendi vahel lihtne mitmekordne seos. Selle põhjal ennustas ta teoreetiliselt uut termoelektrilist efekti, st kui vool liigub läbi ebaühtlase temperatuuriga juhi, siis lisaks pöördumatu Joule'i soojuse tekitamisele neelab või eraldab juht ka teatud koguse soojust (tuntud kui Thomsoni soojust). Või vastupidi, kui temperatuurid metallvarda mõlemas otsas on erinevad, tekib metallvarda mõlemas otsas elektripotentsiaalide erinevus. Seda nähtust nimetati hiljem Thomsoni efektiks ja sellest sai kolmas termoelektriline efekt Seebecki efekti ja Peltieri efekti järel.
Lugu on läbi. Siin on võtmepunkt!
K: Mis on vastavalt kolm peamist termoelektrilist efekti?
V: Seebecki efekt, tuntud ka kui esimene termoelektriline efekt, viitab termoelektrilisele nähtusele, mis on põhjustatud kahe erineva juhi või pooljuhi temperatuuride erinevusest, mille tulemuseks on kahe aine A pingeerinevus.
Peltieri efekt, tuntud ka kui teine termoelektriline efekt, viitab nähtusele, kus voolu läbimisel juhtmete A ja B moodustatud kontaktpunktist tekib lisaks ahelat läbiva voolu tõttu tekkivale džauli soojusele kontaktpunktis ka endotermiline või eksotermiline efekt. See on Seebecki efekti vastupidine reaktsioon. Kuna Joule'i soojus ei sõltu voolu suunast, saab Peltier' soojust mõõta, rakendades elektrit kaks korda vastupidises suunas.
Thomsoni efekti, mida tuntakse ka kui kolmandat termoelektrilist efekti, pakkus Thomson välja lihtsa korduva seose Peltier koefitsiendi ja Seebecki koefitsiendi vahel absoluutse nulli juures. Selle põhjal ennustas ta teoreetiliselt uut termoelektrilist efekti, st kui vool liigub läbi ebaühtlase temperatuuriga juhi, siis lisaks pöördumatu Joule'i soojuse tekitamisele neelab või eraldab juht ka teatud koguse soojust (tuntud kui Thomsoni soojust). Või vastupidi, kui temperatuurid metallvarda mõlemas otsas on erinevad, tekib metallvarda mõlemas otsas elektripotentsiaalide erinevus.
K: Milline on seos nende kolme termoelektrilise efekti vahel?
V: Kolmel termoelektrilisel efektil on teatud seosed: Thomsoni efekt on nähtus, mille korral tekib elektripotentsiaal, kui juhi kahe otsa vahel on temperatuuride erinevus; Pellier efekt on nähtus, kus laetud juhi kahe otsa vahel tekib temperatuuride erinevus (üks ots tekitab soojust ja teine neelab soojust). Nende kahe kombinatsioon moodustab Seebecki efekti.
Kokkuvõttes viitab termoelektriline efekt nähtusele, et kui kahe materjali kokkupuutepunktis on temperatuuride erinevus, tekib elektripotentsiaalide erinevus ja vool. Seebecki efekt muudab soojusenergia elektrienergiaks, Peltieri efekt realiseerib elektri- ja soojusenergia vastastikuse muundamise ning Thomsoni efekt kirjeldab soojuslikku efekti, kui vool läbib materjali.
X-teenitudon professionaalne tootja ja tarnijaTermoelektrilised materjalid, Termoelektrilised jahutidjaTermoelektriliste jahutite komplektidHiinas. Tere tulemast konsulteerima ja ostma.
