Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 98 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

98
Причина возникновения термоэлектродвижущей э.д.с. ясна уже из
формулы (110), определяющей внутреннюю контактную разность по-
тенциалов на границе двух металлов. Дело в том, что положение уровня
Ферми зависит от температуры. Поэтому если температуры контактов
разные, то разными будут и внутренние контактные разности потенциа-
лов. Таким образом, сумма скачков потенциала отлична от нуля, что и
приводит к возникновению термоэлектрического тока. Отметим также,
что при градиенте температуры происходит и диффузия электронов, ко-
торая тоже обусловливает термо-э.д.с.
Явление Зеебека не противоречит второму началу термодинами-
ки, так как в данном случае внутренняя энергия преобразуется в элек-
трическую, для чего используется два источника теплоты (два контак-
та). Следовательно, для поддержания постоянного тока в рассматривае-
мой цепи необходимо поддерживать постоянство разности температур
контактов: к более нагретому контакту непрерывно подводить теплоту,
а от холодного – непрерывно её отводить.
Явление Зеебека используется для измерения температуры. Для
этого применяются термоэлементы, или термопары – датчики темпера-
тур, состоящие из двух соединенных между собой разнородных метал-
лических проводников. Если контакты (обычно спаи) проводников
(проволок), образующих термопару, находятся при разных температу-
рах, то в цепи возникает термоэлектродвижущая сила, которая зависит
от разности температур контактов и природы применяемых материалов.
Чувствительность термопар выше, если их соединять последовательно.
Эти соединения называются термобатареями (или термостолбиками).
Термопары применяются как для измерения ничтожно малых разностей
температур, так и для измерения очень высоких и очень низких темпе-
ратур (например, внутри доменных печей или жидких газов). Точность
определения температуры с помощью термопар составляет, как прави-
ло, несколько кельвин, а у некоторых термопар достигает
≈0,01 К. Тер-
мопары обладают рядом преимуществ перед обычными термометрами:
имеют большую чувствительность и малую инерционность, позволяют
проводить измерения в широком интервале температур и допускают
дистанционные измерения.
2. Явление Пельтье. Французский физик Ж. Пельтье обнаружил,
что при прохождении через контакт двух различных проводников
электрического тока в зависимости от его направления помимо
джоулевой теплоты выделяется или поглощается дополнительная
теплота. Таким образом, явление Пельтье является обратным по отно-
шению к явлению Зеебека. В
отличие от джоулевой теплоты, которая
пропорциональна квадрату силы тока, теплота Пельтье пропор-

Страницы