Termoelektrik etki, ısının doğrudan elektrik enerjisine veya tam tersine dönüşümüdür. Bir termoelektrik cihazın her bir tarafında bir sıcaklık farklı olduğunda gerilim meydana gelir. Tam tersine, bir cihaza gerilim uygulandığında, sıcaklık farkı oluşur. Atomik boyutta uygulanan sıcaklık gradyanı, malzemedeki yüklerinin sıcak taraftan soğuk tarafa yayılmasına neden olur.
Bu etki elektrik üretiminde, sıcaklık ölçümünde veya maddenin sıcaklıklığını değiştirmek için kullanılabilir. Uygulanan gerilimin kutbu tarafından belirlenen sıcaklık ve soğukluk yönünden dolayı, termoelektrik cihazlar sıcaklık kontrolünde yaygın kullanılır.
Seebeck etkisi
Seebeck etkisi, sıcaklık farklılıklarının doğrudan elektriğe dönüşümüdür. Bu adı, Baltık Alman fizikçi Thomas Johann Seebeck'den dolayı aldı. Seebeck 1821'de, farklı iki metalden yapılmış ve birer uçları birleştirilen bu metaller arasındaki sıcaklık farklılığından dolayı, kapalı biçimdeki bir pusula iğnesinin saptırılabildiğini keşfetti. Bunun nedeni metallerin sıcaklık farklılığına farklı tepkiler vermesidir. Böylece bir elektrik akım döngüsü ve bir manyetik alan oluşur. Seebeck, bunun elektrik akımından kaynaklandığını fark edemedi. Bu yüzden, bu termoelektrik etkiyi fenomen olarak adlandırdı. Danimarkalı fizikçi Hans Christian Ørsted hatayı düzeltti ve "termoelektrik" terimini türetti. Bu etki tarafından oluşturulan gerilim, Kelvin farkı başına birkaç mikrovolttur. Bakır-konstantan alaşımının, oda sıcaklığında Kelvin başına 41 mikrovoltluk bir Seebeck katsayısı vardır.
V gerilimi şöyle ifade edilebilir:
Burada ve , A ve B metallerinin sıcaklık fonksiyonuna bağlı ısıl güçleri (Seebeck katsayıları); ve , iki birleşme noktasının sıcaklıklarıdır. Seebeck katsayıları sıcaklık fonksiyonu olarak doğrusal değildir ve iletkenlerin mutlak sıcaklıklarına, malzemelerine ve moleküler yapılarına bağlıdır. Eğer Seebeck katsayıları, ölçülen sıcaklık değeri için etkin olarak sabitse, yukarıdaki formül şöyle yakınsaklaştırılabilir:
Seebeck etkisi sıcaklık farkını ölçmek için termokupllarda kullanılır. Mutlak sıcaklık, birinin ucunu bilinen bir sıcaklık değerine ayarlayarak bulunabilir. Metalin bileşikleri bilinmiyor fakat elektrodun bileşikleri biliniyorsa, elektrot sabit bir sıcaklığa maruz bırakılarak metal termoelektrik etkisine göre sınıflandırılabilir.
Seebeck etkisi tek bir iletkende vardır. Fakat pratikte, benzer metalllerin birleştirilmesi sonucu oluşan devrelerinde, net döngü gerilimi sıfır olduğundan dolayı ölçülemez.
Isıl güç
Isıl güç veya Seebeck katsayısı S ile ifade edilir. Bu, termoelektrik gerilime maruza kalan bir malzemenin, oluşan sıcaklık farkına verdiği tepkinin büyüklüğüdür. Malzemedeki taşınan her bir yük başına düşen entropiyi ifade eder. S birimi V/K olmasına rağmen daha çok µV/K kullanılır. Yüzlerce µV/K değeri, işaret ne olursa olsun, normalde iyi termoelektrik malzemedir. Malzemenin sıcaklığı ve kristal yapısı S’ye etki eder. Normal metallerdeki ısıl güç azdır. Çünkü yarı dolu bantlarda negatif ve pozitif yükler, uygulanan termoelektrik gerilime karşı, birbirlerinin etkilerini sıfırlarlar (yok ederler). Bunun aksine yarı iletkenlerde, elektronlar veya elektron delikleri taşarak S büyüklüğünün artmasına katkı sağlar. Isıl gücün işareti, taşınan yüklerin elektrik iletimindeki çokluğunu ifade eder.
Bir malzemenin iki ucu arasındaki sıcaklık farkı eğer az ise, malzemenin ısıl gücü yaklaşık olarak şöyle ifade edilir:
Bir ΔV termoelektrik gerilimi uçlarda görülebilir.
Bu ifade, elektrik alanı ve sıcaklık gradyanı ile yaklaşık olarak şöyle yazılabilir:
İlgili malzemenin mutlak ısıl gücü, uygulamada yaklaşık olarak ölçülür. Çünkü, termoelektrik gerilimi ölçmek için bir voltmetreye bağlanan elektrotlar malzemeye yerleştirilmelidir. Ardından ölçülen ısıl güç şöyle yazılır:
Süperiletkenlerde S = 0'dır. Taşınan yüklerde entropi oluşmaz. Bu, ilgili malzemenin mutlak ısıl gücünün tam ölçümüdür. Ayrıca Thomson katsayısının ölçümünde malzeme ilişkisi ile ısıl güç elde eder.
S, önemli bir malzeme parametresidir ve termoelektrik malzemenin verimliliğini ifade eder. S ‘nin büyük olması termoelektrik gerilime ve verimin çok olmasına neden olur.
Uygulamalar
Termoelektrik jeneratörler
Seebeck etkisi, ısı motoru gibi çalışan, ancak daha az hantal, hareketli parçası olmayan ve genellikle daha pahalı ve daha az verimli termoelektrik jeneratörlerinde kullanılır. Atık ısıyı elektrik gücüne dönüştürmek için enerji santrallerinde ve otomobillerde yakıt verimliliğini artırmak için otomotiv termoelektrik jeneratörü’lerinde (ATG'ler) kullanılır. Uzay sondaları genellikle aynı mekanizmalı radyoizotop termoelektrik jeneratör’leri kullanır ancak gerekli ısı farkını oluşturmak için radyoizotopları kullanır. Son örnekler ocak fanları, vücut ısısıyla çalışan aydınlatma ve vücut ısısıyla çalışan akıllı saattir.
Peltier etkisi
Peltier etkisi, küçük ve dolaşım sıvısı veya hareketli parçası olmayan buzdolabı yapmak için kullanılabilir. Peltier etkisi aynı zamanda birçok termal döngüleyici, Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile DNA'yı büyütmede kullanılan laboratuvar cihazında da kullanılır. PCR, numunelerin belirli sıcaklıklara döngüsel olarak ısıtılmasını ve soğutulmasını gerektirir. Küçük bir alana birçok termokuplun eklenmesi, birçok numunenin paralel olarak büyütülmesini sağlar.
Sıcaklık ölçümü
Termokupl'lar ve termopil'ler, iki nesne arasındaki sıcaklık farkını ölçmek için Seebeck etkisini kullanan cihazlardır. Termokupllar, bir bağlantının sıcaklığını sabit tutarak veya onu bağımsız olarak ölçerek genellikle yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılır (soğuk bağlantı telafisi). Termopiller, çok küçük sıcaklık farklarının hassas ölçümleri için elektriksel olarak seri bağlı birçok termokupl kullanır.
Nem alıcılar
Peltier nem alıcılar, nemli havayı soğuk bir ısı emiciye basarak çalışır. Hava soğuk yüzeyin üzerinden geçerken soğur ve içerdiği su buharı soğutucu üzerinde yoğunlaşır. Su daha sonra bir su tankına damlar. Kuru hava, odaya geri bırakılmadan önce Peltier hücresinin sıcak tarafını soğutmak için başka bir ısı emici üzerinden geçirilebilir.
Ayrıca bakınız
- Isı aktarımı
- Joule yasası
- Spintronik
- Termoelektrik soğutma
- Nernst etkisi – bir manyetik alanda elektrik iletimine izin veren bir numune ve birbirine normal (dik) sıcaklık gradyanı olduğunda oluşan termoelektrik doğa olayı
- Ettingshausen etkisi – manyetik alandaki bir iletkendeki akımı etkileyen termoelektrik doğa olay
- Piroelektrik – ısıtma/soğutma sonrasında bir kristalde elektrik kutuplaşması oluşturulması, termoelektrikten farklı bir etkidir
- Termogalvanik hücre - farklı sıcaklıklarda elektrotlarla bir galvanik hücreden elektrik enerjisi üretimi
Kaynakça
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Termoelektrik etki isinin dogrudan elektrik enerjisine veya tam tersine donusumudur Bir termoelektrik cihazin her bir tarafinda bir sicaklik farkli oldugunda gerilim meydana gelir Tam tersine bir cihaza gerilim uygulandiginda sicaklik farki olusur Atomik boyutta uygulanan sicaklik gradyani malzemedeki yuklerinin sicak taraftan soguk tarafa yayilmasina neden olur Bu etki elektrik uretiminde sicaklik olcumunde veya maddenin sicaklikligini degistirmek icin kullanilabilir Uygulanan gerilimin kutbu tarafindan belirlenen sicaklik ve sogukluk yonunden dolayi termoelektrik cihazlar sicaklik kontrolunde yaygin kullanilir Seebeck etkisiSeebeck in kesfettigi Seebeck etkisindeki devre semasi A ve B farkli iki metaldir Seebeck etkisi sicaklik farkliliklarinin dogrudan elektrige donusumudur Bu adi Baltik Alman fizikci Thomas Johann Seebeck den dolayi aldi Seebeck 1821 de farkli iki metalden yapilmis ve birer uclari birlestirilen bu metaller arasindaki sicaklik farkliligindan dolayi kapali bicimdeki bir pusula ignesinin saptirilabildigini kesfetti Bunun nedeni metallerin sicaklik farkliligina farkli tepkiler vermesidir Boylece bir elektrik akim dongusu ve bir manyetik alan olusur Seebeck bunun elektrik akimindan kaynaklandigini fark edemedi Bu yuzden bu termoelektrik etkiyi fenomen olarak adlandirdi Danimarkali fizikci Hans Christian Orsted hatayi duzeltti ve termoelektrik terimini turetti Bu etki tarafindan olusturulan gerilim Kelvin farki basina birkac mikrovolttur Bakir konstantan alasiminin oda sicakliginda Kelvin basina 41 mikrovoltluk bir Seebeck katsayisi vardir V gerilimi soyle ifade edilebilir V T1T2 SB T SA T dT displaystyle V int T 1 T 2 left S mathrm B T S mathrm A T right dT Burada SA displaystyle S A ve SB displaystyle S B A ve B metallerinin sicaklik fonksiyonuna bagli isil gucleri Seebeck katsayilari T1 displaystyle T 1 ve T2 displaystyle T 2 iki birlesme noktasinin sicakliklaridir Seebeck katsayilari sicaklik fonksiyonu olarak dogrusal degildir ve iletkenlerin mutlak sicakliklarina malzemelerine ve molekuler yapilarina baglidir Eger Seebeck katsayilari olculen sicaklik degeri icin etkin olarak sabitse yukaridaki formul soyle yakinsaklastirilabilir V SB SA T2 T1 displaystyle V S mathrm B S mathrm A cdot T 2 T 1 Seebeck etkisi sicaklik farkini olcmek icin termokupllarda kullanilir Mutlak sicaklik birinin ucunu bilinen bir sicaklik degerine ayarlayarak bulunabilir Metalin bilesikleri bilinmiyor fakat elektrodun bilesikleri biliniyorsa elektrot sabit bir sicakliga maruz birakilarak metal termoelektrik etkisine gore siniflandirilabilir Seebeck etkisi tek bir iletkende vardir Fakat pratikte benzer metalllerin birlestirilmesi sonucu olusan devrelerinde net dongu gerilimi sifir oldugundan dolayi olculemez Isil guc Isil guc veya Seebeck katsayisi S ile ifade edilir Bu termoelektrik gerilime maruza kalan bir malzemenin olusan sicaklik farkina verdigi tepkinin buyuklugudur Malzemedeki tasinan her bir yuk basina dusen entropiyi ifade eder S birimi V K olmasina ragmen daha cok µV K kullanilir Yuzlerce µV K degeri isaret ne olursa olsun normalde iyi termoelektrik malzemedir Malzemenin sicakligi ve kristal yapisi S ye etki eder Normal metallerdeki isil guc azdir Cunku yari dolu bantlarda negatif ve pozitif yukler uygulanan termoelektrik gerilime karsi birbirlerinin etkilerini sifirlarlar yok ederler Bunun aksine yari iletkenlerde elektronlar veya elektron delikleri tasarak S buyuklugunun artmasina katki saglar Isil gucun isareti tasinan yuklerin elektrik iletimindeki coklugunu ifade eder Bir malzemenin iki ucu arasindaki DT displaystyle Delta T sicaklik farki eger az ise malzemenin isil gucu yaklasik olarak soyle ifade edilir S DVDT displaystyle S Delta V over Delta T Bir DV termoelektrik gerilimi uclarda gorulebilir Bu ifade E displaystyle E elektrik alani ve T displaystyle nabla T sicaklik gradyani ile yaklasik olarak soyle yazilabilir S E T displaystyle S E over nabla T Ilgili malzemenin mutlak isil gucu uygulamada yaklasik olarak olculur Cunku termoelektrik gerilimi olcmek icin bir voltmetreye baglanan elektrotlar malzemeye yerlestirilmelidir Ardindan olculen isil guc soyle yazilir SAB SB SA DVBDT DVADT displaystyle S AB S B S A Delta V B over Delta T Delta V A over Delta T Superiletkenlerde S 0 dir Tasinan yuklerde entropi olusmaz Bu ilgili malzemenin mutlak isil gucunun tam olcumudur Ayrica m displaystyle mu Thomson katsayisinin olcumunde malzeme S mTdT displaystyle S int mu over T dT iliskisi ile isil guc elde eder S onemli bir malzeme parametresidir ve termoelektrik malzemenin verimliligini ifade eder S nin buyuk olmasi termoelektrik gerilime ve verimin cok olmasina neden olur UygulamalarTermoelektrik jeneratorler Seebeck etkisi isi motoru gibi calisan ancak daha az hantal hareketli parcasi olmayan ve genellikle daha pahali ve daha az verimli termoelektrik jeneratorlerinde kullanilir Atik isiyi elektrik gucune donusturmek icin enerji santrallerinde ve otomobillerde yakit verimliligini artirmak icin otomotiv termoelektrik jeneratoru lerinde ATG ler kullanilir Uzay sondalari genellikle ayni mekanizmali radyoizotop termoelektrik jenerator leri kullanir ancak gerekli isi farkini olusturmak icin radyoizotoplari kullanir Son ornekler ocak fanlari vucut isisiyla calisan aydinlatma ve vucut isisiyla calisan akilli saattir Peltier etkisi Peltier etkisi kucuk ve dolasim sivisi veya hareketli parcasi olmayan buzdolabi yapmak icin kullanilabilir Peltier etkisi ayni zamanda bircok termal donguleyici Polimeraz zincir reaksiyonu PCR ile DNA yi buyutmede kullanilan laboratuvar cihazinda da kullanilir PCR numunelerin belirli sicakliklara dongusel olarak isitilmasini ve sogutulmasini gerektirir Kucuk bir alana bircok termokuplun eklenmesi bircok numunenin paralel olarak buyutulmesini saglar Sicaklik olcumu Termokupl lar ve termopil ler iki nesne arasindaki sicaklik farkini olcmek icin Seebeck etkisini kullanan cihazlardir Termokupllar bir baglantinin sicakligini sabit tutarak veya onu bagimsiz olarak olcerek genellikle yuksek sicakliklari olcmek icin kullanilir soguk baglanti telafisi Termopiller cok kucuk sicaklik farklarinin hassas olcumleri icin elektriksel olarak seri bagli bircok termokupl kullanir Nem alicilar Peltier nem alicilar nemli havayi soguk bir isi emiciye basarak calisir Hava soguk yuzeyin uzerinden gecerken sogur ve icerdigi su buhari sogutucu uzerinde yogunlasir Su daha sonra bir su tankina damlar Kuru hava odaya geri birakilmadan once Peltier hucresinin sicak tarafini sogutmak icin baska bir isi emici uzerinden gecirilebilir Ayrica bakinizIsi aktarimi Joule yasasi Spintronik Termoelektrik sogutma Nernst etkisi bir manyetik alanda elektrik iletimine izin veren bir numune ve birbirine normal dik sicaklik gradyani oldugunda olusan termoelektrik doga olayi Ettingshausen etkisi manyetik alandaki bir iletkendeki akimi etkileyen termoelektrik doga olay Piroelektrik isitma sogutma sonrasinda bir kristalde elektrik kutuplasmasi olusturulmasi termoelektrikten farkli bir etkidir Termogalvanik hucre farkli sicakliklarda elektrotlarla bir galvanik hucreden elektrik enerjisi uretimiKaynakca StoveFanReviews com October 2013 18 Kasim 2013 tarihinde kaynagindan arsivlendi Goodner Stanley 16 Ekim 2015 Gizmag 17 Ekim 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Signe Brewster 16 Kasim 2016 17 Kasim 2016 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 7 Ekim 2019