Kuvassa on kaaviot kolmesta päävaikutuksesta lämpökentässämme: Ne ovat Seebeck-ilmiö, Peltier-ilmiö ja Thomson-ilmiö. Tällä kertaa aiomme tutkia William Thomsonia ja hänen suurta löytöään - Thomson-ilmiötä.
William Thomson syntyi Irlannissa vuonna 1824. Hänen isänsä James oli matematiikan professori Royal College Belfastissa. Myöhemmin, kun hän opetti Glasgow'n yliopistossa, hänen perheensä muutti Glasgowiin, Skotlantiin, kun William oli kahdeksanvuotias. Thomson tuli Glasgow'n yliopistoon 10-vuotiaana (ei tarvitse ihmetellä, että tuolloin Irlannin yliopistoihin hyväksyttiin lahjakkaimmat peruskoulun opiskelijat), ja hän aloitti opiskelemaan yliopistotason kursseja noin 14-vuotiaana. 15-vuotiaana hän voitti yliopiston kultamitalin artikkelista "The Shape of the Earth". Thomson meni myöhemmin opiskelemaan Cambridgen yliopistoon ja valmistui luokkansa toiseksi huippuopiskelijaksi. Valmistuttuaan hän meni Pariisiin ja suoritti vuoden kokeellisen tutkimuksen Renen ohjauksessa. Vuonna 1846 Thomson palasi Glasgow'n yliopistoon toimiakseen luonnonfilosofian (eli fysiikan) professorina eläkkeelle jäämiseensä vuoteen 1899 asti.
Thomson perusti ensimmäisen modernin fysiikan laboratorion Glasgow'n yliopistoon. 24-vuotiaana hän julkaisi monografian termodynamiikasta ja loi "absoluuttisen termodynaamisen lämpötila-asteikon" lämpötilalle. 27-vuotiaana hän julkaisi kirjan "Theory of Thermodynamics", joka vahvisti termodynamiikan toisen lain ja teki siitä fysiikan peruslain. Löysimme yhdessä Joule-Thomson-ilmiön kaasudiffusion aikana Joulen kanssa; Rakentettuaan yhdeksän vuotta pysyvää Atlantin merenalaista kaapelia Euroopan ja Amerikan välille, hänelle myönnettiin "Lord Kelvin" arvonimi.
Thomsonin tutkimusala oli varsin laaja koko hänen elämänsä. Hän osallistui merkittävästi matemaattiseen fysiikkaan, termodynamiikkaan, sähkömagnetismiin, elastisuusmekaniikkaan, eetteriteoriaan ja maatieteeseen.
Vuonna 1856 Thomson suoritti kattavan analyysin Seebeck-ilmiöstä ja Peltier-ilmiöstä soveltamalla määrittämiään termodynaamisia periaatteita ja totesi yhteyden alunperin riippumattoman Seebeck-kertoimen ja Peltier-kertoimen välille. Thomson uskoi, että absoluuttisessa nollassa Peltier-kertoimen ja Seebeck-kertoimen välillä on yksinkertainen moninkertainen suhde. Tältä pohjalta hän ennusti teoreettisesti uuden lämpösähköisen vaikutuksen, eli kun virta kulkee johtimen läpi, jonka lämpötila on epätasainen, sen lisäksi, että johdin tuottaa peruuttamatonta Joule-lämpöä, se myös absorboi tai vapauttaa tietyn määrän lämpöä (tunnetaan nimellä Thomson-lämpö). Tai päinvastoin, kun lämpötilat metallitangon molemmissa päissä ovat erilaiset, metallitangon molempiin päihin muodostuu sähköinen potentiaaliero. Tätä ilmiötä kutsuttiin myöhemmin Thomson-ilmiöksi, ja siitä tuli kolmas lämpösähköinen ilmiö Seebeck-ilmiön ja Peltier-ilmiön jälkeen.
Tarina on ohi. Tässä on keskeinen pointti!
K: Mitkä ovat kolme tärkeintä lämpösähköistä vaikutusta?
V: Seebeck-ilmiö, joka tunnetaan myös ensimmäisenä lämpösähköisenä efektinä, viittaa lämpösähköiseen ilmiöön, joka aiheutuu kahden eri johtimen tai puolijohteen lämpötilaerosta, mikä johtaa A-jännite-eroon kahden aineen välillä.
Peltier-ilmiö, joka tunnetaan myös toisena lämpösähköisenä ilmiönä, viittaa ilmiöön, jossa johtimien A ja B muodostaman kosketuspisteen läpi kulkiessa virtapiirin läpi virtaavan virran aiheuttaman Joule-lämmön lisäksi kosketuspisteessä on myös endoterminen tai eksoterminen vaikutus. Se on Seebeck-efektin käänteinen reaktio. Koska Joulen lämpö on riippumaton virran suunnasta, Peltier-lämpöä voidaan mitata syöttämällä sähköä kahdesti vastakkaiseen suuntaan.
Thomson ehdotti Thomson-ilmiötä, joka tunnetaan myös kolmantena lämpösähköisenä efektinä, yksinkertaiseksi moninkertaiseksi suhteeksi Peltier-kertoimen ja Seebeck-kertoimen välillä absoluuttisessa nollassa. Tältä pohjalta hän ennusti teoreettisesti uuden lämpösähköisen vaikutuksen, eli kun virta kulkee johtimen läpi, jonka lämpötila on epätasainen, sen lisäksi, että johdin tuottaa peruuttamatonta Joule-lämpöä, se myös absorboi tai vapauttaa tietyn määrän lämpöä (tunnetaan nimellä Thomson-lämpö). Tai päinvastoin, kun lämpötilat metallitangon molemmissa päissä ovat erilaiset, metallitangon molempiin päihin muodostuu sähköinen potentiaaliero.
K: Mikä on näiden kolmen lämpösähköisen vaikutuksen suhde?
V: Kolmella lämpösähköisellä efektillä on tietyt yhteydet: Thomson-ilmiö on ilmiö, jossa sähköpotentiaali syntyy, kun johtimen kahden pään välillä on lämpötilaero; Pellier-ilmiö on ilmiö, jossa varautuneen johtimen kahden pään välille syntyy lämpötilaero (toinen pää tuottaa lämpöä ja toinen pää absorboi lämpöä). Näiden kahden yhdistelmä muodostaa Seebeck-ilmiön.
Yhteenvetona voidaan todeta, että lämpösähköilmiöllä tarkoitetaan ilmiötä, että kun kahden materiaalin kosketuspisteessä on lämpötilaero, syntyy sähköpotentiaaliero ja virta. Seebeck-ilmiö muuttaa lämpöenergian sähköenergiaksi, Peltier-ilmiö toteuttaa sähkö- ja lämpöenergian keskinäisen muuntamisen ja Thomson-ilmiö kuvaa lämpövaikutusta, kun virta kulkee materiaalin läpi.
X-ansaittuon ammattimainen valmistaja ja toimittajaLämpösähköiset materiaalit, Lämpösähköiset jäähdyttimetjaLämpösähköiset jäähdyttimetKiinassa. Tervetuloa konsultoimaan ja ostamaan.
