Tin tức Nhiệt điện là gì? Những điều thợ cần biết

Điều hoà AC&T

Thành Viên [LV 0]

Nhiệt điện là gì?​


Tôi nhận thấy rằng tôi chưa bao giờ viết bất cứ điều gì về nhiệt điện , và mặc dù mục nhập wikipedia khá hay, nhưng không có vấn đề gì khi có một khái niệm khác về khái niệm này. Nhiệt điện là sự tương tác lẫn nhau của dòng nhiệt và dòng điện tích - điều này bao gồm việc tạo ra một gradient điện áp bằng cách áp dụng một gradient nhiệt độ ( Hiệu ứng Seebeck ) và thúc đẩy dòng nhiệt làm nóng hoặc làm mát bằng cách đẩy dòng điện ( Hiệu ứng Peltier ) . Gần đây đã có những khái quát mới, như sử dụng gradient nhiệt độ để thúc đẩy sự tích tụ ròng của spin điện tử ( hiệu ứng spin Seebeck ).

Đầu tiên, vật lý cơ bản. Để đơn giản hóa một cách tổng thể, tất cả những thứ khác đều bình đẳng, các hạt có xu hướng khuếch tán từ vị trí nóng sang vị trí lạnh. (Nói chung, điều này không hoàn toàn hiển nhiên, ít nhất là đối với tôi, từ định nghĩa của chúng ta về nhiệt độ hoặc thế năng hóa học, và rõ ràng trong một số tình huống vẫn còn những câu hỏi nghiên cứu về điều này . chúng là các phân tử trong chất khí hoặc các electron trong chất rắn, có xu hướng có động năng cao hơn, và do đó có xu hướng khuếch tán nhanh hơn. Về cơ bản, đó là lập luận được đưa ra ở đây .)

Hãy lấy một thanh của một vật dẫn và ép ở đó có một gradient nhiệt độ trên nó. Các nhà cung cấp phí di động sẽ có xu hướng phân tán ra khỏi đầu nóng. Hơn nữa, sẽ có một dòng thực của các dao động mạng tinh thể (phonon) ra khỏi đầu nóng. Các phonon đó cũng có thể có xu hướng phân tán các vật mang điện tích - một hiệu ứng được gọi là kéo phonon. Tuy nhiên, đối với một thanh cô lập, không thể có bất kỳ dòng điện thực nào, do đó, một gradient điện áp phát triển sao cho dòng trôi cân bằng với xu hướng khuếch tán. Đây là hiệu ứng Seebeck, và hệ số Seebeck là hằng số tỷ lệ giữa gradient nhiệt độ và gradient điện áp. Nếu bạn nối hai vật liệu có hệ số Seebeck (đã biết) khác nhau như hình vẽ, bạn tạo ra một cặp nhiệt điện và có thể sử dụng điện áp nhiệt điện được tạo ra làm nhiệt kế.
tc.png

Bỏ qua bit kéo phonon, hệ số Seebeck phụ thuộc vào các đặc tính vật liệu cụ thể - dấu hiệu của các hạt mang điện (phép đo nhiệt điện là một cách để cho biết hệ thống của bạn đang dẫn điện qua các electron hay lỗ trống, dẫn đến một số hiệu ứng mạnh trong các chấm lượng tử ), và sự phụ thuộc năng lượng của độ dẫn điện của chúng (đã bao bọc trong nó cấu trúc dải của vật liệu và các yếu tố bên ngoài như đường tự do trung bình để tán xạ các tạp chất và ranh giới).

Do sự phụ thuộc này vào các yếu tố bên ngoài, có thể điều khiển hệ số Seebeck thông qua cấu trúc kích thước nano hoặc thay đổi vật liệu. Sử dụng tán xạ biên làm tham số điều chỉnh cho đường dẫn tự do trung bình là đủ để cho phép bạn tạo cặp nhiệt điện chỉ bằng cách kiểm soát hình học của một kim loại duy nhất. Điều này đã được chỉ ra ở đây và ở đây , và trong nhóm của chúng tôi, chúng tôi đã thấy những ảnh hưởng đó ở đây . Hy vọng rằng tôi sẽ có thời gian để viết thêm về vấn đề này sau ....

(Nhân tiện, khi tôi viết điều này, Amazon đang có một số hình thức giảm giá sách của tôi , với mức giá thấp hơn 19 đô la so với giá niêm yết của nhà xuất bản. Không biết tại sao hoặc bao lâu điều đó sẽ kéo dài, nhưng tôi nghĩ rằng tôi sẽ chỉ ra nó. Tôi sẽ xóa văn bản này khi văn bản đó hết hạn.)
 
Back
Bên trên