熱電效應是一個由溫差產生電壓的直接轉換,且反之亦然。這個效應可以用來產生電能、測量溫度,冷卻或加熱物體。因為這個加熱或制冷的方向決定于施加的電壓,熱電裝置讓溫度控制變得非常的容易。

1.熱電效應的定義是什么

熱電效應是當受熱物體中的電子(空穴)因隨著溫度梯度由高溫區往低溫區移動時,所產生電流或電荷堆積的一種現象。而這個效應的大小,則是用稱為thermopower(Q)的參數來測量,其定義為Q=E/-dT(E為因電荷堆積產生的電場,dT則是溫度梯度)。

熱電效應的定義是什么

2.熱電效應原理

不同的熱電效應原理不同,具體原理如下:

1、西伯克效應:有兩種不同的導體組成的開路中,如果導體的兩個結點存在著溫度差,這開路中將產生感應電動勢。

2、帕爾貼效應:電流流過兩種不同導體的界面時,將從外界吸收熱量或向外界放出熱量。

3、湯姆孫效應:電流通過具有溫度梯度的均勻導體時,導體將吸收或放出熱量。

4、在電制冷的分析中,通常忽略湯姆孫效應的影響。在以上的熱電效應中,電流反向時是可逆的。由于固體系統中存在具有限溫差和熱流,所以熱電制冷是不可逆的熱力學過程。

熱電效應原理

3.熱電效應的應用

熱電制冷又稱作溫差電制冷,或半導體制冷,它是利用熱電效應(帕爾帖效應)的一種制冷方法。

1834年法國物理學家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲,在將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負極上,通電后,發現一個接頭變熱,另一個接頭變冷。這說明兩種不同材料組成的電回路在有直流電通過時,兩個接頭處分別發生了吸放熱現象。這就是熱電制冷的依據。

半導體材料具有較高的熱電勢可以成功地用來做成小型熱電制冷器。N型半導體和P型半導體構成的熱電偶制冷元件。用銅板和銅導線將N型半導體和P型半導體連接成一個回路,銅板和銅導線只起導電的作用。此時,一個接點變熱,一個接點變冷。如果電流方向反向,那么結點處的冷熱作用互易。

熱電制冷器的產冷量一般很小,所以不宜大規模和大制冷量使用。但由于它的靈活性強,簡單方便冷熱切換容易,非常適宜于微型制冷領域或有特殊要求的用冷場所。

熱電制冷的理論基礎是固體的熱電效應,在無外磁場存在時,它包括五個效應,導熱、焦耳熱損失、西伯克(Seebeck)效應、帕爾帖(Peltire)效應和湯姆遜(Thomson)效應。

一般的冷氣與冰箱運用氟氯化物當冷媒,造成臭氧層的被破壞.無冷媒冰箱(冷氣)因而是環境保護的重要因素.利用半導體之熱電效應,可制造一個無冷媒的冰箱。

這種發電方法是將熱能直接轉變成電能,其轉變效率受熱力學第二定律即柯諾特效率(Carnotefficiency)的限制.早在1822年西伯即已發現,因而熱電效應又叫西伯效應(Seebeckeffect)。

它不但與兩結溫度有關,且與所用導體的性質有關.這種發電法的優點是沒有轉動的機械部分,不會有磨損現象,故可長久使用,但欲達高效率需要溫度很高的熱源,有時利用數層熱電物質之層疊(cascade或staging)以達高效率的效果。

熱電效應的應用