Principales clasificaciones de termoeléctricos

Varios fenómenos termoeléctricos en conductores

①Efecto vertical. Cuando una corriente externa pasa a través de la superficie de contacto de dos metales diferentes A y B, el fenómeno de absorción o liberación de calor en la superficie de contacto fue descubierto por J.C.A. Dejando de lado fenómenos irreversibles como el calentamiento Joule y la conducción de calor, el efecto Peltier es reversible, es decir, cuando se invierte la corriente, la absorción y liberación de calor en la superficie de contacto se convierten entre sí, como se muestra en la Figura 1. La cantidad de calor QII absorbida o liberada se llama calor Peltier. Cuando la carga eléctrica e pasa a través de la superficie de contacto, el calor Peltier es proporcional a e, es decir, QII = IIABe se llama coeficiente Peltier, que está relacionado con las propiedades y temperatura de los materiales A y B. Según la explicación de la teoría electrónica clásica, el efecto Peltier es causado por las diferentes densidades numéricas de los electrones libres en diferentes materiales metálicos. Efecto Thomson. Cuando una corriente pasa a través de una varilla conductora uniforme con un gradiente de temperatura, además del proceso irreversible de generar calor Joule, la varilla conductora también absorberá o liberará una cierta cantidad de calor. Fue descubierto por W. Thomson en 1856. se llama efecto Thomson, el calor Q absorbido o liberado se llama calor de Thomson. El efecto Thomson también es un proceso reversible cuando la corriente se invierte, el calor absorbido y liberado se intercambian, como se muestra en la Figura 2. En la figura, T1>T2 cuando una cierta cantidad de electricidad e pasa de una temperatura T a T. +dT Cuando, el calor absorbido dQ es proporcional al producto de e y la diferencia de temperatura dT, es decir, dQ = sedT, s se denomina coeficiente de Thomson, que está determinado por las propiedades del material metálico. Como explica la teoría clásica del electrón, el efecto Thomson es causado por la difusión térmica de electrones libres en los metales. (iii) Efecto Seebeck. Dos metales diferentes A y B se conectan para formar un bucle. Las dos uniones se mantienen a diferentes temperaturas T0 y T respectivamente, formando un acoplamiento de diferencia de temperatura (Figura 3). Se generará una fuerza electromotriz en el bucle, llamada potencial termoeléctrico. . Este fenómeno fue descubierto por primera vez por T.J. Seebeck en 1821, por lo que se denomina efecto Seebeck. El efecto Seebeck también es un efecto reversible cuando un termopar absorbe calor del extremo de alta temperatura y libera calor del extremo de baja temperatura, se genera una fuerza electromotriz de diferencia de temperatura en el circuito, formando una corriente. Si la corriente fluye en dirección inversa en un circuito, el calor se absorbe desde el extremo de baja temperatura y se libera en el extremo de alta temperatura. El efecto Seebeck es el resultado de la acción combinada del efecto Peltier y el efecto Thomson. Cuando T0 es fijo, la fuerza termoelectromotriz es función de la temperatura T. Usando las leyes del efecto Peltier y el efecto Thomson, se pueden probar los siguientes resultados

Las ecuaciones s A y s B son los coeficientes de Thomson de los metales A y B, que son las dos fórmulas básicas de la energía termoeléctrica. Fenómeno llamado relación Thomson.

El fenómeno termoeléctrico también existe en los semiconductores, y el fenómeno termoeléctrico de los semiconductores es mucho más significativo que el de los conductores metálicos. Por ejemplo, para los metales, la fuerza electromotriz de la diferencia de temperatura cuando la diferencia de temperatura es de 1°C es sólo de unos pocos microvoltios, mientras que para los semiconductores puede alcanzar varios milivoltios. Los termopares hechos de metal generalmente solo se usan para medir la temperatura, mientras que los termopares semiconductores se pueden usar para generar energía por diferencia de temperatura. Los semiconductores tienen un fuerte efecto Peltier y pueden usarse para enfriar.