Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований» Раздел МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (ЭЛЕМЕНТЫ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ) Тема ЭФФЕКТ. - презентация

1 Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований» Раздел МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР (ЭЛЕМЕНТЫ КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ) Тема ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ.

2 ПРОМЫШЛЕННАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В РАЗРАБОТКЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Начиная с 1990 г, наблюдается бурный рост исследований в области термоэлектроники, обусловленный тремя основными причинами : Экологическая опасность применения фреоновых холодильников Повышение к.п.д. электронных охладителей Миниатюризация охлаждающих систем

3 ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЫТОВАЯ ТЕХНИКА АВТОМОБИЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТРОЙСТВА УСТРОЙСТВА ВОЕННОГО И КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

4 БЫТОВАЯ ТЕХНИКА ОХЛАДИТЕЛИ НАПИТКОВ ДОМАШНИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЕ ШОКОЛАДА, МОРОЖЕНОГО

5 АВТОМОБИЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

6 ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ХОЛОДИЛЬНИКИОСУШИТЕЛИ

7 УСТРОЙСТВА ВОЕННОГО И КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ

8 ОСНОВНЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭФФЕКТ ЗЕЕБЕКА ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ ЭФФЕКТ ТОМСОНА

9 ЭФФЕКТ ЗЕЕБЕКА В 1821 году Томас Зеебек обнаружил, что в замкнутой цепи из двух разногодных металлов будет непрерывно протекать электрический ток, если спаи металлов поддерживать при различных температурах. S= dV / dT; S - коэффициент Зеебека S положителен когда направление электрического тока совпадает с напрвлением теплового потока

10 ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ В 1834 голу французский физик-любитель Жан Пельтье обнаружил, что пропускание тока приводит к появлению температурного градиента на спае двух разных металлов. П

11 ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ (продолжение) П >0 ; Положительный коэф-т Пельтье Дырки с высокой энергией движутся слева направо. Тепловой поток и электрический ток имеют одно направлениеn. q=П*j, где q плотность теплового потока, j плотность электрического тока. В свою очередь, П= S*T (Вольт) T - абсолютная температура

12 СВЯЗЬ ЭФФЕКТОВ ПЕЛЬТЬЕ И ЗЕЕБЕКА. ОТЛИЧИЕ ОТ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ Зеебек Пельтье Выделение тепла П. - нагрев и охлаждение Д. - только нагрев П. - только на контактах Д. - по всему объему П. - Q ~ I Д. - Q ~ I 2 Влияние направления тока П. - меняет знак Д. - не зависит

13 ЭФФЕКТ ТОМСОНА Обнаружен Вильямом Томсоном (Лордом Кельвиным) При протекании электрического тока по проводнику, концы которого поддерживаются при различных температурах, возникает тепло. Коэффициент Томсона Коэф-т Зеебека. S зависит от температуры Соотношение Кельвина:

14 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Поток тепла от i -го проводника (i=1 или 2) : Ур-ие: 1

15 ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ Для получения наибольшей эффективности охлаждения необходимы материалы, которые : обладают высокой электропроводностью (как металлы) обладают низкой теплопроводностью (как изоляторы)

16 ПРОГРЕСС КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ