Obrázok ukazuje schematické diagramy troch hlavných efektov v našom termoelektrickom poli: sú to Seebeckov efekt, Peltierov efekt a Thomsonov efekt. Tentoraz sa vydáme na prieskum Williama Thomsona a jeho veľkého objavu – Thomsonovho efektu.
William Thomson sa narodil v Írsku v roku 1824. Jeho otec James bol profesorom matematiky na Royal College Belfast. Neskôr, keď vyučoval na University of Glasgow, sa jeho rodina presťahovala do Glasgowa v Škótsku, keď mal William osem rokov. Thomson vstúpil na University of Glasgow vo veku desiatich rokov (netreba sa čudovať, že v tej dobe írske univerzity prijímali najtalentovanejších študentov základných škôl) a okolo 14 rokov začal študovať kurzy na univerzitnej úrovni. V 15 rokoch získal univerzitnú zlatú medailu za článok s názvom „The Shape of the Earth“. Thomson neskôr odišiel študovať na Cambridge University a promoval ako druhý najlepší študent vo svojej triede. Po promócii odišiel do Paríža a viedol rok experimentálneho výskumu pod vedením Reneho. V roku 1846 sa Thomson vrátil na University of Glasgow, aby pôsobil ako profesor prírodnej filozofie (t. j. fyziky) až do svojho odchodu do dôchodku v roku 1899.
Thomson založil prvé moderné fyzikálne laboratórium na univerzite v Glasgowe. Vo veku 24 rokov publikoval monografiu o termodynamike a stanovil "absolútnu termodynamickú teplotnú škálu" pre teplotu. Vo veku 27 rokov vydal knihu „Teória termodynamiky“, ktorou stanovil druhý termodynamický zákon a urobil z neho základný fyzikálny zákon. Spoločne objavili Joule-Thomsonov efekt počas difúzie plynu s Joule; Po deviatich rokoch budovania trvalého atlantického podmorského kábla medzi Európou a Amerikou mu bol udelený šľachtický titul „Lord Kelvin“.
Thomsonov výskumný záber bol počas jeho života pomerne rozsiahly. Významne prispel do matematickej fyziky, termodynamiky, elektromagnetizmu, mechaniky pružnosti, teórie éteru a vedy o Zemi.
V roku 1856 Thomson vykonal komplexnú analýzu Seebeckovho efektu a Peltierovho efektu použitím termodynamických princípov, ktoré stanovil, a vytvoril spojenie medzi pôvodne nesúvisiacim Seebeckovým koeficientom a Peltierovým koeficientom. Thomson veril, že pri absolútnej nule existuje jednoduchý viacnásobný vzťah medzi Peltierovým koeficientom a Seebeckovým koeficientom. Na tomto základe teoreticky predpovedal nový termoelektrický efekt, to znamená, že keď prúd preteká vodičom s nerovnomernou teplotou, vodič okrem generovania nevratného Jouleovho tepla tiež absorbuje alebo uvoľňuje určité množstvo tepla (známe ako Thomsonovo teplo). Alebo naopak, keď sú teploty na oboch koncoch kovovej tyče rozdielne, na oboch koncoch kovovej tyče sa vytvorí rozdiel elektrického potenciálu. Tento jav bol neskôr nazvaný Thomsonov jav a stal sa tretím termoelektrickým javom po Seebeckovom jave a Peltierovom jave.
Príbeh sa skončil. Tu je kľúčový bod!
Otázka: Aké sú tri hlavné termoelektrické efekty?
Odpoveď: Seebeckov efekt, tiež známy ako prvý termoelektrický efekt, sa vzťahuje na termoelektrický jav spôsobený teplotným rozdielom medzi dvoma rôznymi vodičmi alebo polovodičmi, čo vedie k rozdielu napätia A medzi dvoma látkami.
Peltierov jav, tiež známy ako druhý termoelektrický jav, sa týka javu, pri ktorom pri prechode prúdu cez kontaktný bod tvorený vodičmi A a B dochádza okrem Jouleovho tepla generovaného prúdom pretekajúcim obvodom aj k endotermickému alebo exotermickému efektu v kontaktnom bode. Je to reverzná reakcia Seebeckovho efektu. Keďže teplo Joule je nezávislé od smeru prúdu, Peltierovo teplo možno merať dvojitým privedením elektriny v opačnom smere.
Thomsonov efekt, tiež známy ako tretí termoelektrický efekt, navrhol Thomson, aby mal jednoduchý viacnásobný vzťah medzi Peltierovým koeficientom a Seebeckovým koeficientom pri absolútnej nule. Na tomto základe teoreticky predpovedal nový termoelektrický efekt, to znamená, že keď prúd preteká vodičom s nerovnomernou teplotou, vodič okrem generovania nevratného Jouleovho tepla tiež absorbuje alebo uvoľňuje určité množstvo tepla (známe ako Thomsonovo teplo). Alebo naopak, keď sú teploty na oboch koncoch kovovej tyče rozdielne, na oboch koncoch kovovej tyče sa vytvorí rozdiel elektrického potenciálu.
Otázka: Aký je vzťah medzi týmito tromi termoelektrickými efektmi?
Odpoveď: Tri termoelektrické efekty majú určité súvislosti: Thomsonov jav je jav, pri ktorom vzniká elektrický potenciál, keď je medzi dvoma koncami vodiča rozdiel teplôt; Pellierov jav je jav, pri ktorom vzniká teplotný rozdiel medzi dvoma koncami nabitého vodiča (jeden koniec generuje teplo a druhý koniec teplo absorbuje). Kombinácia týchto dvoch vytvára Seebeckov efekt.
Súhrnne povedané, termoelektrický efekt sa týka javu, že keď dôjde k teplotnému rozdielu v kontaktnom bode dvoch materiálov, dôjde k rozdielu elektrického potenciálu a prúdu. Seebeckov jav premieňa tepelnú energiu na elektrickú energiu, Peltierov jav realizuje vzájomnú premenu medzi elektrickou a tepelnou energiou a Thomsonov jav opisuje tepelný efekt pri prechode prúdu materiálom.
X-zaslúženéje profesionálny výrobca a dodávateľTermoelektrické materiály, Termoelektrické chladičeaZostavy termoelektrických chladičovv Číne. Vitajte na konzultácii a nákupe.
