Ilustracija prikazuje shematske diagrame treh glavnih učinkov v našem termoelektričnem polju: to so Seebeckov učinek, Peltierjev učinek in Thomsonov učinek. Tokrat bomo raziskovali Williama Thomsona in njegovo veliko odkritje – Thomsonov učinek.
William Thomson se je rodil na Irskem leta 1824. Njegov oče James je bil profesor matematike na Royal College Belfast. Kasneje, ko je poučeval na Univerzi v Glasgowu, se je njegova družina preselila v Glasgow na Škotsko, ko je bil William star osem let. Thomson je vstopil na Univerzo v Glasgowu pri desetih letih (ni vas treba presenetiti, da so v tistem obdobju irske univerze sprejemale najbolj nadarjene osnovnošolce) in začel študirati univerzitetne tečaje okoli 14. leta. Pri 15 letih je osvojil univerzitetno zlato medaljo za članek z naslovom "Oblika Zemlje". Thomson je pozneje odšel študirat na univerzo Cambridge in diplomiral kot drugi najboljši študent v svojem razredu. Po diplomi je odšel v Pariz in pod vodstvom Reneja vodil leto eksperimentalnih raziskav. Leta 1846 se je Thomson vrnil na Univerzo v Glasgowu, da bi do svoje upokojitve leta 1899 služil kot profesor naravne filozofije (tj. fizike).
Thomson je ustanovil prvi sodobni fizikalni laboratorij na Univerzi v Glasgowu. Pri 24 letih je izdal monografijo o termodinamiki in postavil »absolutno termodinamično temperaturno lestvico« za temperaturo. Pri 27 letih je izdal knjigo "Teorija termodinamike", s katero je postavil drugi zakon termodinamike in ga postavil za temeljni zakon fizike. Skupaj odkril Joule-Thomsonov učinek med difuzijo plina z Joulom; Po devetih letih gradnje stalnega atlantskega podmorskega kabla med Evropo in Ameriko so mu podelili plemiški naziv "lord Kelvin".
Thomsonov raziskovalni obseg je bil skozi njegovo življenje precej obsežen. Pomembno je prispeval v matematični fiziki, termodinamiki, elektromagnetizmu, elastični mehaniki, teoriji etra in znanosti o Zemlji.
Leta 1856 je Thomson izvedel obsežno analizo Seebeckovega učinka in Peltierjevega učinka z uporabo termodinamičnih načel, ki jih je vzpostavil, in vzpostavil povezavo med prvotno nepovezanim Seebeckovim koeficientom in Peltierjevim koeficientom. Thomson je verjel, da pri absolutni ničli obstaja preprosto večkratno razmerje med Peltierjevim in Seebeckovim koeficientom. Na tej podlagi je teoretično napovedal nov termoelektrični učinek, to je, ko tok teče skozi prevodnik z neenakomerno temperaturo, poleg ustvarjanja ireverzibilne Joulove toplote, prevodnik tudi absorbira ali sprosti določeno količino toplote (znano kot Thomsonova toplota). Ali obratno, ko sta temperaturi na obeh koncih kovinske palice različni, bo na obeh koncih kovinske palice nastala razlika električnega potenciala. Ta pojav so kasneje poimenovali Thomsonov učinek in je postal tretji termoelektrični učinek za Seebeckovim in Peltierjevim učinkom.
Zgodba je končana. Tukaj je ključna točka!
V: Kateri so trije glavni termoelektrični učinki?
O: Seebeckov učinek, znan tudi kot prvi termoelektrični učinek, se nanaša na termoelektrični pojav, ki ga povzroči temperaturna razlika med dvema različnima prevodnikoma ali polprevodnikoma, kar ima za posledico napetostno razliko med dvema snovema.
Peltierjev učinek, znan tudi kot drugi termoelektrični učinek, se nanaša na pojav, ko tok teče skozi kontaktno točko, ki jo tvorita vodnika A in B, poleg Joulove toplote, ki nastane zaradi toka, ki teče skozi tokokrog, na kontaktni točki pride tudi do endotermnega ali eksotermnega učinka. To je obratna reakcija Seebeckovega učinka. Ker je Joulova toplota neodvisna od smeri toka, lahko Peltierjevo toploto izmerimo tako, da dvakrat dovedemo elektriko v nasprotni smeri.
Thomsonov učinek, znan tudi kot tretji termoelektrični učinek, je Thomson predlagal kot preprosto večkratno razmerje med Peltierjevim koeficientom in Seebeckovim koeficientom pri absolutni ničli. Na tej podlagi je teoretično napovedal nov termoelektrični učinek, to je, ko tok teče skozi prevodnik z neenakomerno temperaturo, poleg ustvarjanja ireverzibilne Joulove toplote, prevodnik tudi absorbira ali sprosti določeno količino toplote (znano kot Thomsonova toplota). Ali obratno, ko sta temperaturi na obeh koncih kovinske palice različni, bo na obeh koncih kovinske palice nastala razlika električnega potenciala.
V: Kakšno je razmerje med temi tremi termoelektričnimi učinki?
O: Trije termoelektrični učinki imajo določene povezave: Thomsonov učinek je pojav, kjer nastane električni potencial, ko obstaja temperaturna razlika med obema koncema prevodnika; Pellierjev učinek je pojav, pri katerem nastane temperaturna razlika med obema koncema nabitega prevodnika (en konec proizvaja toploto, drugi konec pa absorbira toploto). Kombinacija obeh tvori Seebeckov učinek.
Če povzamemo, se termoelektrični učinek nanaša na pojav, da ko pride do temperaturne razlike na kontaktni točki dveh materialov, pride do razlike električnega potenciala in toka. Seebeckov učinek pretvarja toplotno energijo v električno, Peltierjev učinek realizira medsebojno pretvorbo med električno in toplotno energijo, Thomsonov učinek pa opisuje toplotni učinek, ko tok teče skozi material.
X-zasluženoje profesionalni proizvajalec in dobaviteljTermoelektrični materiali, Termoelektrični hladilnikiinSklopi termoelektričnih hladilnikovna Kitajskem. Vabljeni k posvetovanju in nakupu.
