kategoriler: İlginç gerçekler, İlginç elektrik haberleri
Görüntülenme sayısı: 86993
Makale hakkında yorumlar: 8
Peltier etkisi: elektrik akımının sihirli etkisi
19. yüzyılın başlangıcı. Altın Fiziği ve Elektrik Mühendisliği. 1834'te Fransız saatçi ve doğa bilimci Jean-Charles Peltier bizmut ve antimon elektrotları arasına bir damla su yerleştirdiler ve daha sonra devreden bir elektrik akımı geçti. Şaşkınlıkla, damlanın aniden donmuş olduğunu gördü.
Elektrik akımının iletkenler üzerindeki termal etkisi biliniyordu, ancak tam tersi sihire benziyordu. Peltier'in duygularını anlayabilirsiniz: iki farklı fizik alanının (termodinamik ve elektrik) kavşağındaki bu fenomen bugün bir merak duygusuna neden oluyor.
Soğutma problemi bugünkü kadar akut değildi. Bu nedenle, Peltier etkisi, yalnızca minyatür soğutma sistemlerinin gerekli olduğu operasyon için elektronik cihazların ortaya çıktığı yaklaşık iki yüzyıl sonra ele alındı. haysiyet Peltier soğutma elemanları küçük boyutlar, hareketli parçaların olmaması, büyük sıcaklık farkları elde etmek için kaskad bağlantı olasılığı.
Ek olarak, Peltier etkisi tersine çevrilebilir: modülden geçen akımın polaritesi değiştiğinde, soğutma ısıtma ile değiştirilir, bu nedenle doğru sıcaklık bakım sistemlerinin uygulanması kolaydır - termostatlar. Peltier elemanlarının (modüllerinin) dezavantajı, fark edilebilir bir sıcaklık farkı elde etmek için büyük akım değerlerinin toplanmasını gerektiren düşük verimliliktir. Karmaşıklık, soğutulmuş düzlemin karşısındaki plakadan ısının uzaklaştırılması ile temsil edilir.
Ama önce ilk şeyler. İlk olarak, gözlemlenen fenomenden sorumlu fiziksel süreçleri düşünmeye çalışalım. Matematiksel hesaplamaların uçuruma dalmadan, sadece bu ilginç fiziksel fenomenin doğasını “parmaklar” üzerinde anlamaya çalışacağız.
Sıcaklık olaylarından bahsettiğimizden, fizikçiler, matematiksel bir açıklamanın rahatlığı için, bir malzemenin atom kafesinin titreşimlerini, olduğu gibi, parçacıklar - fononlardan oluşan belirli bir gazla değiştirin.
Fonon gazının sıcaklığı, ortam sıcaklığına ve metalin özelliklerine bağlıdır. Daha sonra herhangi bir metal, termodinamik dengedeki elektron ve fonon gazlarının bir karışımıdır.Harici bir alanın yokluğunda iki farklı metal temas ettiğinde, “daha sıcak” bir elektron gazı “daha soğuk” olanın bölgesine girerek herkes tarafından bilinen bir temas potansiyeli farkı yaratır.
Potansiyel farkı geçişe uygularken, yani. akım iki metalin sınırından aktıkça, elektronlar bir metalin fononlarından enerji alır ve bir başkasının fonon gazına aktarır. Kutuplardaki bir değişiklikle, enerji transferi, yani ısıtma ve soğutma, işareti değiştirir.
Yarı iletkenlerde, elektronlar ve “delikler” enerji transferinden sorumludur, ancak ısı transferi mekanizması ve sıcaklık farkının görünümü korunur. Yüksek enerjili elektronlar tükenene kadar sıcaklık farkı artar. Sıcaklık dengesi devreye girer. Bu modern açıklama resmidir Peltier etkisi.
Ondan belli ki Peltier element performansı bir çift malzemenin seçimine, akım gücüne ve sıcak bölgeden ısı çıkarma hızına bağlıdır. Modern malzemeler için (genellikle yarı iletkenler), verimlilik% 5-8'dir.
Ve şimdi Peltier etkisinin pratik uygulaması hakkında. Artırmak için, bireysel termokupllar (iki farklı malzemenin birleşim yerleri) onlarca ve yüzlerce elementten oluşan gruplara monte edilir. Bu tür modüllerin ana amacı, küçük nesnelerin veya mikro devrelerin soğutulmasıdır.
Termoelektrik Soğutma Modülü
Peltier efektine dayanan modüller, bir kızılötesi alıcı matrisine sahip gece görüş cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.Günümüzde dijital kameralarda da kullanılan şarj çiftli mikro devreler (CCD'ler), kızılötesi bölgedeki görüntüleri kaydetmek için derin soğutma gerektirir. Peltier modülleri teleskoplardaki serin kızılötesi dedektörleri, radyasyon frekansını stabilize etmek için aktif lazer elemanları, kristal osilatörler kesin zaman sistemlerinde. Ancak bunların hepsi askeri ve özel uygulamalardır.
Son zamanlarda, Peltier modülleri ev ürünlerinde uygulama bulmuştur. Özellikle otomotiv teknolojisinde: klimalar, portatif buzdolapları, su soğutucuları.
Peltier efektinin pratik kullanımına bir örnek
Modüllerin en ilginç ve gelecek vaat eden uygulaması bilgisayar teknolojisidir. Yüksek performanslı mikroişlemciler, işlemciler ve ekran kartı yongaları çok fazla ısı yayar. Soğutmak için, önemli akustik gürültü yaratan yüksek hızlı fanlar kullanılır. Peltier modüllerinin kombine soğutma sistemlerinin bir parçası olarak kullanılması, önemli ölçüde ısı giderimi ile gürültüyü ortadan kaldırır.
kompakt USBPeltier modülleri kullanan soğutucu
Ve son olarak, mantıklı bir soru: Peltier modülleri, ev tipi buzdolaplarındaki geleneksel soğutma sistemlerinin yerini alacak mı? Günümüzde verimlilik (düşük verimlilik) ve fiyat açısından kârsızdır. Güçlü modüllerin maliyeti hala oldukça yüksektir.
Ancak teknoloji ve malzeme bilimi durmuyor. Yüksek verimlilik ve yüksek Peltier katsayısı ile yeni, daha ucuz malzemelerin ortaya çıkma olasılığını dışlamak imkansızdır. Günümüzde araştırma laboratuvarlarından, verimli soğutma sistemleriyle durumu kökten değiştirebilecek nanokarbon malzemelerin şaşırtıcı özellikleri hakkında raporlar var.
Yapılarda hidratlara benzer katı çözeltiler - kloratların liyakat yüksek termoelektrik figürü raporları vardı. Bu malzemeler araştırma laboratuvarlarından çıktığında, sınırsız hizmet ömrüne sahip tamamen sessiz soğutucular normal ev modellerimizin yerini alacaktır.
Not; biraman en önemlisi ilginç özellikleri termoelektrik teknolojisi bu mu o kutu sadece değil kullanmak elektrik enerjisi ısı ve soğuk almanın yanı sıra onun sayesinde WMSancak ters işlemi başlatın ve örneğin elektrik enerjisini ısıdan alın.
Nasıl yapabileceğinize bir örnek ısıdan elektrik al ile termoelektrik modül kullanarak (termoelektrik jeneratör) şuna bak Video:
Bunun hakkında ne düşünüyorsun? Yorumlarınızı bekliyorum!
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: