Суретте біздің термоэлектрлік өрісіміздегі үш негізгі әсердің схемалық диаграммалары көрсетілген: олар Зеебек эффектісі, Пелтье эффектісі және Томсон эффектісі. Бұл жолы біз Уильям Томсонды және оның ұлы жаңалығы – Томсон эффектісін зерттемекпіз.
Уильям Томсон 1824 жылы Ирландияда дүниеге келген. Оның әкесі Джеймс Белфаст корольдік колледжінің математика профессоры болған. Кейінірек, ол Глазго университетінде сабақ беріп жүргенде, Уильям сегіз жаста болғанда, оның отбасы Шотландияның Глазго қаласына көшті. Томсон он жасында Глазго университетіне түсті (ол дәуірде ирланд университеттері ең дарынды бастауыш сынып оқушыларын қабылдайтынына таң қалудың қажеті жоқ) және шамамен 14 жасында университет деңгейіндегі курстарды оқи бастады. 15 жасында «Жер пішіні» атты мақаласы үшін университеттің алтын медалін жеңіп алды. Томсон кейінірек Кембридж университетіне оқуға түсіп, оны өз сыныбында екінші үздік студент ретінде бітірді. Оқуды бітіргеннен кейін ол Парижге барып, Рененің жетекшілігімен бір жыл эксперименталды зерттеулер жүргізді. 1846 жылы Томсон 1899 жылы зейнеткерлікке шыққанға дейін натурфилософия (яғни физика) профессоры ретінде қызмет ету үшін Глазго университетіне оралды.
Томсон Глазго университетінде бірінші заманауи физика зертханасын құрды. Ол 24 жасында термодинамика бойынша монография жариялап, температураның «абсолюттік термодинамикалық температура шкаласын» белгіледі. Ол 27 жасында термодинамиканың екінші заңын негіздеп, физиканың іргелі заңына айналдырған «Термодинамика теориясы» кітабын шығарады. Джоульмен газ диффузиясы кезінде Джоуль-Томсон эффектісін бірлесіп ашты; Еуропа мен Америка арасында тоғыз жыл бойы тұрақты Атлантикалық суасты қайық кабелін салудан кейін оған «Лорд Кельвин» асыл атағы берілді.
Томсонның зерттеу ауқымы оның бүкіл өмірінде өте кең болды. Ол математикалық физика, термодинамика, электромагнетизм, серпімділік механикасы, эфир теориясы және жер туралы ғылымға елеулі үлес қосты.
1856 жылы Томсон өзі белгілеген термодинамикалық принциптерді қолдану арқылы Зеебек эффектісі мен Пелтье эффектісіне жан-жақты талдау жүргізді және бастапқыда бір-бірімен байланысы жоқ Зеебек коэффициенті мен Пелтье коэффициенті арасында байланыс орнатты. Томсон абсолютті нөлде Пельтье коэффициенті мен Зеебек коэффициенті арасында қарапайым еселік қатынас бар деп есептеді. Осының негізінде ол жаңа термоэлектрлік эффектіні теориялық түрде болжады, яғни температурасы біркелкі емес өткізгіш арқылы ток өткенде, қайтымсыз Джоуль жылуын тудырудан басқа, өткізгіш белгілі бір мөлшерде жылуды жұтады немесе шығарады (томсон жылуы деп аталады). Немесе керісінше, металл өзекшенің екі ұшындағы температуралар әр түрлі болғанда, металл өзекшенің екі ұшында электрлік потенциалдар айырмасы пайда болады. Бұл құбылыс кейінірек Томсон эффектісі деп аталды және Зеебек эффектісі мен Пелтье эффектісінен кейінгі үшінші термоэлектрлік эффект болды.
Әңгіме аяқталды. Міне, басты нүкте!
С: Тиісінше үш негізгі термоэлектрлік әсерлер қандай?
A: Зеебек эффектісі, бірінші термоэлектрлік эффект деп те аталады, екі түрлі өткізгіштер немесе жартылай өткізгіштер арасындағы температура айырмашылығынан туындаған термоэлектрлік құбылысқа жатады, нәтижесінде екі зат арасындағы кернеу A айырмашылығы бар.
Пельтиер эффектісі, екінші термоэлектрлік эффект деп те аталады, А және В өткізгіштері түзетін түйісу нүктесі арқылы ток өткен кезде контур арқылы өтетін ток әсерінен пайда болатын Джоуль жылуынан басқа, түйісу нүктесінде эндотермиялық немесе экзотермиялық әсер де болатын құбылысты айтады. Бұл Зеебек әсерінің кері реакциясы. Джоуль жылуы ток бағытына тәуелсіз болғандықтан, Пелтье жылуын екі рет қарама-қарсы бағытта электр тогын қолдану арқылы өлшеуге болады.
Томсон эффектісін үшінші термоэлектрлік эффект деп те атайды, Томсон абсолютті нөлдегі Пельтиер коэффициенті мен Зеебек коэффициенті арасында қарапайым еселік қатынасқа ие болу үшін ұсынған. Осының негізінде ол жаңа термоэлектрлік эффектіні теориялық түрде болжады, яғни температурасы біркелкі емес өткізгіш арқылы ток өткенде, қайтымсыз Джоуль жылуын тудырудан басқа, өткізгіш белгілі бір мөлшерде жылуды жұтады немесе шығарады (томсон жылуы деп аталады). Немесе керісінше, металл өзекшенің екі ұшындағы температуралар әр түрлі болғанда, металл өзекшенің екі ұшында электрлік потенциалдар айырмасы пайда болады.
С: Осы үш термоэлектрлік әсерлердің арасында қандай байланыс бар?
Ж: Үш термоэлектрлік әсердің белгілі бір байланысы бар: Томсон эффектісі – өткізгіштің екі ұшының арасында температура айырмашылығы болған кезде электр потенциалы пайда болатын құбылыс; Пеллиер эффектісі - зарядталған өткізгіштің екі ұшы арасында температура айырмашылығы пайда болатын құбылыс (бір ұшы жылу шығарады, ал екінші ұшы жылуды сіңіреді). Екеуінің қосындысы Зеебек эффектісін құрайды.
Қорытындылай келе, термоэлектрлік эффект екі материалдың жанасу нүктесінде температура айырмашылығы болған кезде электрлік потенциалдар мен ток пайда болатын құбылысты білдіреді. Зейбек эффектісі жылу энергиясын электр энергиясына түрлендіреді, Пелтье эффектісі электр және жылу энергиясы арасындағы өзара түрлендіруді жүзеге асырады, ал Томсон эффектісі материал арқылы ток өткен кездегі жылу эффектісін сипаттайды.
X-лайықтыкәсіби өндіруші және жеткізуші болып табыладыТермоэлектрлік материалдар, Термоэлектрлік салқындатқыштаржәнеТермоэлектрлік салқындатқыштардың жинақтарыҚытайда. Кеңес алуға және сатып алуға қош келдіңіз.
