Η εικόνα δείχνει τα σχηματικά διαγράμματα των τριών κύριων φαινομένων στο θερμοηλεκτρικό μας πεδίο: είναι το φαινόμενο Seebeck, το φαινόμενο Peltier και το φαινόμενο Thomson. Αυτή τη φορά, θα εξερευνήσουμε τον William Thomson και τη μεγάλη του ανακάλυψη - το φαινόμενο Thomson.
Ο William Thomson γεννήθηκε στην Ιρλανδία το 1824. Ο πατέρας του, James, ήταν καθηγητής μαθηματικών στο Royal College του Μπέλφαστ. Αργότερα, καθώς δίδασκε στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης, η οικογένειά του μετακόμισε στη Γλασκώβη της Σκωτίας όταν ο Γουίλιαμ ήταν οκτώ ετών. Ο Τόμσον μπήκε στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης σε ηλικία δέκα ετών (δεν πρέπει να εκπλαγείτε που εκείνη την εποχή, τα ιρλανδικά πανεπιστήμια δέχονταν τους πιο ταλαντούχους μαθητές δημοτικού) και άρχισε να σπουδάζει πανεπιστημιακό επίπεδο γύρω στα 14. Σε ηλικία 15 ετών, κέρδισε ένα χρυσό πανεπιστημιακό μετάλλιο για ένα άρθρο με τίτλο "The Shape of the Earth". Ο Τόμσον πήγε αργότερα για σπουδές στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και αποφοίτησε ως ο δεύτερος κορυφαίος μαθητής στην τάξη του. Μετά την αποφοίτησή του, πήγε στο Παρίσι και πραγματοποίησε ένα χρόνο πειραματικής έρευνας υπό την καθοδήγηση του Ρενέ. Το 1846, ο Τόμσον επέστρεψε στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης για να υπηρετήσει ως καθηγητής φυσικής φιλοσοφίας (δηλαδή φυσικής) μέχρι τη συνταξιοδότησή του το 1899.
Ο Thomson ίδρυσε το πρώτο σύγχρονο εργαστήριο φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης. Σε ηλικία 24 ετών, δημοσίευσε μια μονογραφία για τη θερμοδυναμική και καθιέρωσε την «απόλυτη θερμοδυναμική κλίμακα θερμοκρασίας» για τη θερμοκρασία. Σε ηλικία 27 ετών δημοσίευσε το βιβλίο «Θεωρία της Θερμοδυναμικής», καθιερώνοντας τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής και καθιστώντας τον θεμελιώδη νόμο της φυσικής. Ανακάλυψαν από κοινού το φαινόμενο Joule-Thomson κατά τη διάχυση αερίου με Joule. Μετά από εννέα χρόνια κατασκευής ενός μόνιμου υποθαλάσσιου καλωδίου του Ατλαντικού μεταξύ Ευρώπης και Αμερικής, του απονεμήθηκε ο ευγενής τίτλος του «Λόρδου Κέλβιν».
Το ερευνητικό πεδίο του Thomson ήταν αρκετά εκτεταμένο σε όλη του τη ζωή. Συνέβαλε σημαντικά στη μαθηματική φυσική, τη θερμοδυναμική, τον ηλεκτρομαγνητισμό, τη μηχανική ελαστικότητας, τη θεωρία του αιθέρα και την επιστήμη της γης.
Το 1856, ο Thomson διεξήγαγε μια ολοκληρωμένη ανάλυση του φαινομένου Seebeck και του φαινομένου Peltier εφαρμόζοντας τις θερμοδυναμικές αρχές που είχε καθιερώσει και καθιέρωσε μια σύνδεση μεταξύ του αρχικά άσχετου συντελεστή Seebeck και του συντελεστή Peltier. Ο Thomson πίστευε ότι στο απόλυτο μηδέν, υπάρχει μια απλή πολλαπλή σχέση μεταξύ του συντελεστή Peltier και του συντελεστή Seebeck. Σε αυτή τη βάση, προέβλεψε θεωρητικά ένα νέο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, δηλαδή όταν το ρεύμα ρέει μέσω ενός αγωγού με ανομοιόμορφη θερμοκρασία, εκτός από τη δημιουργία μη αναστρέψιμης θερμότητας Joule, ο αγωγός απορροφά ή απελευθερώνει επίσης μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας (γνωστή ως θερμότητα Thomson). Ή αντίθετα, όταν οι θερμοκρασίες και στα δύο άκρα μιας μεταλλικής ράβδου είναι διαφορετικές, μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού θα σχηματιστεί και στα δύο άκρα της μεταλλικής ράβδου. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε αργότερα φαινόμενο Thomson και έγινε το τρίτο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο μετά το φαινόμενο Seebeck και το φαινόμενο Peltier.
Η ιστορία τελείωσε. Εδώ είναι το βασικό σημείο!
Ε: Ποια είναι τα τρία κύρια θερμοηλεκτρικά φαινόμενα αντίστοιχα;
Α: Το φαινόμενο Seebeck, γνωστό και ως το πρώτο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, αναφέρεται στο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο που προκαλείται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο διαφορετικών αγωγών ή ημιαγωγών, με αποτέλεσμα τη διαφορά τάσης μεταξύ δύο ουσιών.
Το φαινόμενο Peltier, γνωστό και ως δεύτερο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, αναφέρεται στο φαινόμενο όπου, όταν το ρεύμα διέρχεται από το σημείο επαφής που σχηματίζουν οι αγωγοί Α και Β, εκτός από τη θερμότητα Joule που παράγεται λόγω του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα, υπάρχει επίσης ένα ενδόθερμο ή εξώθερμο φαινόμενο στο σημείο επαφής. Είναι η αντίστροφη αντίδραση του φαινομένου Seebeck. Δεδομένου ότι η θερμότητα Joule είναι ανεξάρτητη από την κατεύθυνση του ρεύματος, η θερμότητα Peltier μπορεί να μετρηθεί εφαρμόζοντας ηλεκτρική ενέργεια δύο φορές προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Το φαινόμενο Thomson, γνωστό και ως το τρίτο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, προτάθηκε από τον Thomson για να έχει μια απλή πολλαπλή σχέση μεταξύ του συντελεστή Peltier και του συντελεστή Seebeck στο απόλυτο μηδέν. Σε αυτή τη βάση, προέβλεψε θεωρητικά ένα νέο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, δηλαδή όταν το ρεύμα ρέει μέσω ενός αγωγού με ανομοιόμορφη θερμοκρασία, εκτός από τη δημιουργία μη αναστρέψιμης θερμότητας Joule, ο αγωγός απορροφά ή απελευθερώνει επίσης μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας (γνωστή ως θερμότητα Thomson). Ή αντίθετα, όταν οι θερμοκρασίες και στα δύο άκρα μιας μεταλλικής ράβδου είναι διαφορετικές, μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού θα σχηματιστεί και στα δύο άκρα της μεταλλικής ράβδου.
Ε: Ποια είναι η σχέση μεταξύ αυτών των τριών θερμοηλεκτρικών φαινομένων;
Α: Τα τρία θερμοηλεκτρικά φαινόμενα έχουν ορισμένες συνδέσεις: Το φαινόμενο Thomson είναι το φαινόμενο όπου δημιουργείται ηλεκτρικό δυναμικό όταν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο άκρων ενός αγωγού. Το φαινόμενο Pellier είναι το φαινόμενο όπου δημιουργείται διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο άκρων ενός φορτισμένου αγωγού (το ένα άκρο παράγει θερμότητα και το άλλο άκρο απορροφά θερμότητα). Ο συνδυασμός των δύο συνιστά το φαινόμενο Seebeck.
Συνοπτικά, το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο αναφέρεται στο φαινόμενο ότι όταν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας στο σημείο επαφής δύο υλικών, θα προκύψει διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού και ρεύμα. Το φαινόμενο Seebeck μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, το φαινόμενο Peltier πραγματοποιεί την αμοιβαία μετατροπή μεταξύ ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας και το φαινόμενο Thomson περιγράφει τη θερμική επίδραση όταν το ρεύμα διέρχεται από ένα υλικό.
X-Deservedείναι επαγγελματίας κατασκευαστής και προμηθευτήςΘερμοηλεκτρικά Υλικά, Θερμοηλεκτρικοί ΨύκτεςκαιΣυγκροτήματα Θερμοηλεκτρικών Ψυγείωνστην Κίνα. Καλώς ήρθατε να συμβουλευτείτε και να αγοράσετε.
