Будьте завжди в курсі!
Дізнавайтесь про новітні розробки першими
Новини
Всі новини
20 Жовтня 2020
21 жовтня ДЕНЬ ФОТОНІКИ
25 Вересня 2020
Імунохроматографічний зчитувач Hamamatsu
18 Червня 2020
Підбірка новин Hamamatsu News 2020 Vol. 1
Проста фізика: Ефект Пельтьє
01.08.2019
Ефект Пельтьє, відкритий французом Жаном-Шарлем Пельтьє / Jean-Charles Peltier (1785-1845 р.) у 1834 році. При проведенні одного із експериментів він пропустив електричний струм через вісмут з приєднаними до нього мідними провідниками.
В ході експерименту було виявлено, що один спай вісмут-мідь нагрівається, тоді як інший – охолоджується. Природу цього явища пояснив у 1838 р. російський фізик Еміль Ленц, який експериментував з краплею води, поміщеною на межі двох провідників – вісмуту та сурми. При пропусканні струму в одному напрямку крапля води замерзала, а в іншому напрямку струму – випаровувалася. Тим самим було встановлено поглинання чи виділення тепла при проходженні струму через контакт двох провідників. Це явище було названо "ефектом Пельтьє".
Демонстрація термоелектричного охолодження (ефект Пельтьє)
Класична теорія пояснює "ефект Пельтьє" тим, що при переході електронів провідності із одного металу в інший їх рух прискорюється або сповільнюється через наявність внутрішньої контактної різниці потенціалів між металами. У випадку прискорення, кінетична енергія електронів збільшується, що проявляється у вигляді тепла.
В ході експерименту було виявлено, що один спай вісмут-мідь нагрівається, тоді як інший – охолоджується. Природу цього явища пояснив у 1838 р. російський фізик Еміль Ленц, який експериментував з краплею води, поміщеною на межі двох провідників – вісмуту та сурми. При пропусканні струму в одному напрямку крапля води замерзала, а в іншому напрямку струму – випаровувалася. Тим самим було встановлено поглинання чи виділення тепла при проходженні струму через контакт двох провідників. Це явище було названо "ефектом Пельтьє".
Демонстрація термоелектричного охолодження (ефект Пельтьє)
Класична теорія пояснює "ефект Пельтьє" тим, що при переході електронів провідності із одного металу в інший їх рух прискорюється або сповільнюється через наявність внутрішньої контактної різниці потенціалів між металами. У випадку прискорення, кінетична енергія електронів збільшується, що проявляється у вигляді тепла.
У протилежному випадку кінетична енергія зменшується, при цьому енергія поповнюється за рахунок енергії теплових коливань атомів другого провідника і починається процес охолодження. При більш повному розгляді враховується зміна не тільки потенціальної, але й повної енергії.
Уже в ХХ столітті було показано, що ефект Пельтьє значно сильніше проявляється на спаях різних типів напівпровідників. Залежно від напрямку протікання електричного струму через p-n-переходи внаслідок взаємодії електронів (n) і дірок (p), а також їх рекомбінацію, енергія або поглинається, або виділяється, в зв’язку із чим поглинається або виділяється тепло. Системи напівпровідникових пар p- та n-типу дозволяють створювати охолоджуючі елементи – термоелектричні модулі Пельтьє достатньо великої потужності. У 1938 році Еміль Ленц на ефекті Пельтьє досліджував поглинання та виділення тепла при пропусканні струму через контакт двох матеріалів.
На відміну від тепла Джоуля-Ленца, яке пропорційно квадрату сили струму ( Q = I2Rt ), тепло Пельтьє пропорційне силі струму і може бути виражене формулою:
QР = Р · q
де q – заряд, який проходить через контакт, Р – коефіцієнт Пельтьє, який визначається природою матеріалів на контакті та їх температурами.
Джерело: Досягнення і проблеми термоелектрики
Уже в ХХ столітті було показано, що ефект Пельтьє значно сильніше проявляється на спаях різних типів напівпровідників. Залежно від напрямку протікання електричного струму через p-n-переходи внаслідок взаємодії електронів (n) і дірок (p), а також їх рекомбінацію, енергія або поглинається, або виділяється, в зв’язку із чим поглинається або виділяється тепло. Системи напівпровідникових пар p- та n-типу дозволяють створювати охолоджуючі елементи – термоелектричні модулі Пельтьє достатньо великої потужності. У 1938 році Еміль Ленц на ефекті Пельтьє досліджував поглинання та виділення тепла при пропусканні струму через контакт двох матеріалів.
На відміну від тепла Джоуля-Ленца, яке пропорційно квадрату сили струму ( Q = I2Rt ), тепло Пельтьє пропорційне силі струму і може бути виражене формулою:
QР = Р · q
де q – заряд, який проходить через контакт, Р – коефіцієнт Пельтьє, який визначається природою матеріалів на контакті та їх температурами.
Джерело: Досягнення і проблеми термоелектрики