Эффект Пельтье магическое действие электрического тока

СОДЕРЖАНИЕ:

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день потребности населения планеты растут с каждым днем все больше. Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Если не будут найдены новые виды источников энергии, то реальность, которая предстанет перед нашими внуками, будет ужасающей. Поэтому, многие ученые пытаются найти новые неисчерпаемые источники энергии.

Объект исследования: Элемент Пельтье

Предмет исследования: модель термоэлектрического преобразователя

Цель исследования: обоснование использования элемента Пельтье как альтернативного источника энергии

Задачи:

1. изучить теоретические аспекты данной проблемы;

2. найти способы изучения эффекта Элемента Пельтье ;

3. создать в домашних условиях модель;

Гипотеза: если Элемент Пельтье в предложенной модели будет вырабатывать электричество, то он может применяться как альтернативный источник энергии.

Практическая значимость: возможность в дальнейшем применять данные в повседневной жизни.

Методы: моделирование, эксперимент, анализ.

ГЛАВА 1.Теоретические аспекты проблемы

1.1. Элемент Пельтье

Элемент Пельтье это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока.

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту. У элементов Пельтье есть такая особенность, что если нагреть одну и охдадить другую стороны, то элемент начинает генерировать электричество.[5]

1.2.Эффект Пельтье́.

Эффект Пельтье́ — термоэлектрическое явление, при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников.

Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, направления и силы протекающего электрического тока.

Эффект открыт Ж. Пельтье в 1834 году, суть явления исследовал несколькими годами позже — в 1838 году Ленц, который провёл эксперимент, в котором он поместил каплю воды в углубление на стыке двух стержней из висмута и сурьмы. При пропускании электрического тока в одном направлении капля превращалась в лёд, при смене направления тока — лёд таял, что позволило установить, что в зависимости от направления протекающего в эксперименте тока, помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое получило название тепла Пельтье. Эффект Пельтье «обратен» эффекту Зеебека.

Эффект Пельтье более заметен у полупроводников, это свойство используется в элементах Пельтье.[7]

1.3. Эффект Зеебека.

Эффект Зеебека — явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах.

Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом.

Данный эффект был открыт в 1821 году Т. И. Зеебеком. В 1822 году он опубликовал результаты своих опытов в статье «К вопросу о магнитной поляризации некоторых металлов и руд, возникающей в условиях разности температур», опубликованной в докладах Прусской академии наук.

Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой.

Возникновение эффекта Зеебека вызвано несколькими составляющими:

— различная зависимость средней энергии электронов от температуры в различных веществах;

— различная зависимость от температуры контактной разности потенциалов [6]

1.4. Альтернативный источник энергии.

Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию».

Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Под альтернативной энергетикой обычно подразумевают возобновляемые источники энергии, иногда, исключаяиз этого списка малые гидроэлектростанции. В этот список входят электростанции, работающие от энергии солнца, ветра, геотермальные, приливные, работающие на биотопливе и некоторые другие более редкие типы. [1;2]

1.5. Потенциальные альтернативные источники энергии.

Соленая вода

В Норвегии существует экспериментальная электростанция компании Statkraft. Объект работает на использовании эффекта осмоса: смешивание соленной и пресной воды освобождает энергию за счет увеличивающейся энтропии жидкостей. Эта же энергия вращает гидротурбины генератора.

Пьезоэлектрические генераторы

Создано немалое число экспериментальных установок по выработке кинетической энергии с помощью пьезоэлектрических генераторов. Практичность этого типа энергетических установок доказывают турникеты, танцполы и пешеходные дорожки, где применяется данная технология.

Человек

Удивительно, но человек тоже может быть источником энергии. Специальные наногенераторы способны улавливать микроколебания в человеческом теле и преобразовывать их в электрическую энергию, которой как раз достаточно на то, чтобы подзарядить мобильник.

Топливные элементы

Топливные элементы с твердооксидным электролитом нередко демонстрируются на отраслевых выставках. Энергия, которая выделяется при сжигании топлива непосредственно переходит в электрическую.

В итоге, существует масса способов заменить традиционные энергетические ресурсы. Задача теперь — снизить их убыточность. [4]

ГЛАВА 2. Построение модели альтернативного источника питания.

Конструирование модели.

Для проведения опыта нам нужно построить стенд.

Сборка стенда:

Делаем каркас из алюминиевых уголков. (фото 2, приложения II )

Из фанеры вырезаем стенки короба.(фото 2, приложения II )

Из люминиевой трубки делаем проставки между коробом и текстолитом.

(фото 3, приложения III)

Берём кусок текстолита и вырезам в нём отверстия под элемент Пельтье и датчик терморегулятора. (фото 1, приложения II)

Вырезаем в боковой части короба отверстия для установки терморегулятора и автоматического выключателя. (фото 4, приложения Ш)

Организация:

Устанавливаем две розетки, одну внутри короба, другую снаружи.(фото5, приложения Ш)

К той, что внутри через автоматический выключатель подключаем провод с вилкой, по которому будет проходить питание стенда.

(рисунок 2, приложения I)

Подключаем терморегулятор к блоку питания. (рисунок 2, приложения I)

Наружную розетку подключаем через терморегулятор.

(рисунок 2, приложения I)

К элементу Пельтье подключаем диод, светодиод, конденсатор, амперметр и вольтметр. (рисунок 2, приложения I); (фото7, приложения IV)

Демонстрация модели.

Включаем стенд в розетку.

Включаем автоматический выключатель.(фото 6, приложения IV)

Снимаем показания приборов.(фото 8,9, приложения IV)

Данные эксперимента приведены в таблице 1.«Результаты эксперимента». (приложения I)

Из таблицы видно, что при увеличении разницы температур нагревателя и радиатора увеличивается сила тока, а также напряжение.

Вывод: при увеличении количества элементов Пельтье, а также разницы температур можно получить на выходе определенные силу тока и напряжение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время всё чаще и чаще говорят об эффекте Пельтье, элемент Пельтье легко можно купить в магазине.

Термоэлектрические модули Пельтье применяются:

в небольших бытовых и автомобильных холодильниках;

в охладителях воды;

в системах охлаждения электронных приборов и др.

К достоинству элементов Пельтье можно отнести:

— отсутствие механически движущихся частей, газов, жидкостей;

— возможность обеспечивать как охлаждение, так и нагревание;

— возможность плавного регулирования мощности охлаждения.

К недостаткамэлементов Пельтье можно отнести:

-.высокая стоимость мощных модулей.

В результате создания нашей модели термоэлектрического преобразователя, на основе полученных данных, мы считаем, что обосновали использование элемента Пельтье как альтернативного источника энергии.

Данная модель является экспериментальной и поэтому, мы не видим смысла обосновывать её затратность.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Альтернативная энергетика//интернет ресурс:https://ru.wikipedia.org/wiki/

2.Альтернативная энергетика не для России?//интернет ресурс: http://www.tpp-inform.ru/vedomosti/mir/35815/

3. Практика применения элементов Пельтье// интернет ресурс: http://radiokot.ru/lab/hardwork/91/

4. Ученые расширили список источников альтернативной энергии// интернет ресурс: http://www.topclimat.ru/news/field/uchenye_rasshirili_spisok_istochnikov_alternativnoi_energii.html

5. Элемент Пельтье// интернет ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/

6. Эффект Зеебека // интернет ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/

7. Эффект Пельтье// интернет ресурс:https://ru.wikipedia.org/wiki/

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1. «Результаты эксперимента»

записи

t 1 °C

t 2 °C

U В

I мА

ΔT

1

28

27

0,01

2

1

2

37

31

0,35

5

6

3

48

33

0,8

7

15

4

54

36

1.04

8

18

5

79

44

2

9

35

6

83

45

2,08

14,3

38

7

96

49

2,37

35

47

Рисунок 1. Строение элемента Пельтье.

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная модели термоэлектрического преобразователя

Конструирование модели.

Фото 1. Выпиливаем отверстия в текстолите для элемента Пельтье и датчика терморегулятора.

Фото 2. Собираем стенд.

Фото 3. Устанавливаем площадку для нагревателя.

Фото 4. Автоматически настраиваем панель терморегулятора и автоматический выключатель.

Фото 5. Устанавливаем розетки.

Фото 6. Проверяем работу терморегулятора

Фото 7. Диод, светодиод, конденсатор и амперметр

Фото 8, 9 Проведение эксперимента.

Технические характеристики элемента Пельтье: Модель TEC1-12706 Наличие герметизации Да Рабочее напряжение, Вольт (V) от 3.7 до 12 Максимальное напряжение, Вольт (V) 15,4 (есть шанс вывести из строя) Рабочий ток, Ампер (A) 6 Мощность, Ватт (W) 53.3 Максимальная мощность охлаждения, Ватт (W) 53 Рабочая температура, градусов Цельсия

Старт в науке

Учредителями Конкурса являются Международная ассоциация учёных, преподавателей и специалистов – Российская Академия Естествознания, редакция научного журнала «Международный школьный научный вестник», редакция журнала «Старт в науке».

Статья: Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Начало 19 столетия. Золотой век физики и электротехники. В 1834 году французский часовщик и естествоиспытатель Жан-Шарль Пельтье поместил каплю воды между электродами из висмута и сурьмы, а затем пропустил по цепи электрический ток. К своему изумлению, он увидел, что капля неожиданно замерзла.

О тепловом действии электрического тока на проводники было известно, а вот обратный эффект был сродни магии. Можно понять чувства Пельтье: это явление на стыке двух разных областей физики – термодинамики и электричества вызывает ощущение чуда и сегодня.

Проблема охлаждения тогда не была такой острой, как сегодня. Поэтому к эффекту Пельтье обратились только спустя почти два столетия, когда появились электронные устройства, для работы которых потребовались миниатюрные системы охлаждения. Достоинством охлаждающих элементов Пельтье являются малые габариты, отсутствие движущихся деталей, возможность каскадного соединения для получения больших перепадов температур.

Кроме этого, эффект Пельтье обратим: при перемене полярности тока через модуль, охлаждение сменяется нагреванием, поэтому на нем легко реализуются системы точного поддержания температуры – термостаты. Недостатком элементов (модулей) Пельтье является низкий КПД, что требует подведения больших значений тока для получения заметного перепада температур. Сложность представляет и отвод тепла от пластины, противоположной охлаждаемой плоскости.

Но обо всем по-порядку. Для начала попытаемся рассмотреть физические процессы, ответственные за наблюдаемое явление. Не погружаясь в пучину математических выкладок, постараемся просто на «пальцах» понять природу этого интересного физического явления.

Поскольку речь идет о температурных явлениях, физики, для удобства математического описания, заменяют колебания атомной решетки материала неким газом, состоящим из как бы частиц — фононов.

Температура фононного газа зависит от температуры окружающей среды и свойств металла. Тогда любой металл — это смесь электронного и фононного газов, находящихся в термодинамическом равновесии.При контакте двух разных металлов в отсутствии внешнего поля более “горячий” электронный газ проникает в зону более “холодного”, создавая известную всем контактную разность потенциалов.

При прикладывании разности потенциалов к переходу, т.е. протекании тока через границу двух металлов, электроны забирают энергию у фононов одного металла и передают ее фононному газу другого. При смене полярности передача энергии, а значит, нагрев и охлаждение меняют знак.

В полупроводниках за перенос энергии отвечают электроны и “дырки”, но механизм переноса тепла и появления разности температур сохраняется. Разность температур увеличивается до тех пор, пока не истощатся высокоэнергетичные электроны. Наступает температурное равновесие. Такова современная картина описания эффекта Пельтье.

Из нее понятно, что эффективность работы элемента Пельтье зависит от подбора пары материалов, силы тока и скорости отвода тепла от горячей зоны. Для современных материалов (как правило, это полупроводники) КПД составляет 5-8%.

А теперь о практическом применении эффекта Пельтье. Для его увеличения отдельные термопары (спаи двух различных материалов) собираются в группы, состоящие из десятков и сотен элементов. Основное назначение таких модулей – это охлаждение небольших объектов или микросхем.

Термоэлектрический охлаждающий модуль

Широкое применение модули на эффекте Пельтье нашли в приборах ночного видения с матрицей инфракрасных приемников. Микросхемы с зарядовой связью (ПЗС), которые сегодня применяют и в цифровых фотоаппаратах, требуют глубокого охлаждения для регистрации изображения в инфракрасной области. Модули Пельтье охлаждают инфракрасные детекторы в телескопах, активные элементы лазеров для стабилизации частоты излучения, кварцевые генераторы в системах точного времени. Но это все применения военного и специального назначения.

С недавних пор модули Пельтье нашли применение и в бытовых изделиях. Преимущественно, в автомобильной технике: кондиционеры, переносные холодильники, охладители воды.

Пример практического использования эффекта Пельтье

Наиболее интересным и перспективным применением модулей является компьютерная техника. Высокопроизводительные микропроцессоры процессоры и чипы видеокарт выделяют большое количество тепла. Для их охлаждения применяют высокоскоростные вентиляторы, которые создают значительные акустические шумы. Применение модулей Пельтье в составе комбинированных систем охлаждения устраняют шум при значительном отборе тепла.

Компактный USB-холодильник с использованием модулей Пельтье

И, наконец, закономерный вопрос: заменят ли модули Пельтье привычные системы охлаждения в компрессионных бытовых холодильниках? На сегодняшний день это невыгодно с точки зрения эффективности (малый КПД) и цены. Стоимость мощных модулей еще достаточно высока.

Но техника и материаловедение не стоят на месте. Исключить возможность появления новых, более дешевых материалов с большим КПД и высоким значением коэффициентом Пельтье нельзя. Уже сегодня появляются сообщения из исследовательских лабораторий об удивительных свойствах наноуглеродных материалов, которые радикально смогут изменить ситуацию с эффективными системами охлаждения.

Появились сообщения о высокой термоэлектрической эффективности кластратов – твердотельных растворов, похожих по строению на гидраты. Когда эти материалы выйдут из исследовательских лабораторий, то совершенно бесшумные холодильники с неограниченным сроком службы заменят наши привычные домашние модели.

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока » Электрика в квартире и доме своими руками

Начало 19 столетия. Золотой век физики и электротехники. В 1834 году французский часовщик и естествоиспытатель Жан-Шарль Пельтье поместил каплю воды между электродами из висмута и сурьмы, а затем пропустил по цепи электрический ток. К своему изумлению, он увидел, что капля неожиданно замерзла.

О тепловом действии электрического тока на проводники было известно, а вот обратный эффект был сродни магии. Можно понять чувства Пельтье: это явление на стыке двух разных областей физики — термодинамики и электричества вызывает ощущение чуда и сегодня.

Проблема охлаждения тогда не была такой острой, как сегодня. Поэтому к эффекту Пельтье обратились только спустя почти два столетия, когда появились электронные устройства, для работы которых потребовались миниатюрные системы охлаждения. Достоинством охлаждающих элементов Пельтье являются малые габариты, отсутствие движущихся деталей, возможность каскадного соединения для получения больших перепадов температур.

Кроме этого, эффект Пельтье обратим: при перемене полярности тока через модуль, охлаждение сменяется нагреванием, поэтому на нем легко реализуются системы точного поддержания температуры — термостаты. Недостатком элементов (модулей) Пельтье является низкий КПД, что требует подведения больших значений тока для получения заметного перепада температур. Сложность представляет и отвод тепла от пластины, противоположной охлаждаемой плоскости.

Но обо всем по-порядку. Для начала попытаемся рассмотреть физические процессы, ответственные за наблюдаемое явление. Не погружаясь в пучину математических выкладок, постараемся просто на «пальцах» понять природу этого интересного физического явления.

Поскольку речь идет о температурных явлениях, физики, для удобства математического описания, заменяют колебания атомной решетки материала неким газом, состоящим из как бы частиц — фононов.

Температура фононного газа зависит от температуры окружающей среды и свойств металла. Тогда любой металл — это смесь электронного и фононного газов, находящихся в термодинамическом равновесии.При контакте двух разных металлов в отсутствии внешнего поля более «горячий» электронный газ проникает в зону более «холодного», создавая известную всем контактную разность потенциалов.

При прикладывании разности потенциалов к переходу, т.е. протекании тока через границу двух металлов, электроны забирают энергию у фононов одного металла и передают ее фононному газу другого. При смене полярности передача энергии, а значит, нагрев и охлаждение меняют знак.

В полупроводниках за перенос энергии отвечают электроны и «дырки», но механизм переноса тепла и появления разности температур сохраняется. Разность температур увеличивается до тех пор, пока не истощатся высокоэнергетичные электроны. Наступает температурное равновесие. Такова современная картина описания эффекта Пельтье.

Из нее понятно, что эффективность работы элемента Пельтье зависит от подбора пары материалов, силы тока и скорости отвода тепла от горячей зоны. Для современных материалов (как правило, это полупроводники) КПД составляет 5-8%.

А теперь о практическом применении эффекта Пельтье. Для его увеличения отдельные термопары (спаи двух различных материалов) собираются в группы, состоящие из десятков и сотен элементов. Основное назначение таких модулей — это охлаждение небольших объектов или микросхем.

Каждый электрик должен знать:  Как повысить напряжение постоянного и переменного тока

Термоэлектрический охлаждающий модуль

Широкое применение модули на эффекте Пельтье нашли в приборах ночного видения с матрицей инфракрасных приемников. Микросхемы с зарядовой связью (ПЗС), которые сегодня применяют и в цифровых фотоаппаратах, требуют глубокого охлаждения для регистрации изображения в инфракрасной области. Модули Пельтье охлаждают инфракрасные детекторы в телескопах, активные элементы лазеров для стабилизации частоты излучения, кварцевые генераторы в системах точного времени. Но это все применения военного и специального назначения.

С недавних пор модули Пельтье нашли применение и в бытовых изделиях. Преимущественно, в автомобильной технике: кондиционеры, переносные холодильники, охладители воды.

Пример практического использования эффекта Пельтье

Наиболее интересным и перспективным применением модулей является компьютерная техника. Высокопроизводительные микропроцессоры процессоры и чипы видеокарт выделяют большое количество тепла. Для их охлаждения применяют высокоскоростные вентиляторы, которые создают значительные акустические шумы. Применение модулей Пельтье в составе комбинированных систем охлаждения устраняют шум при значительном отборе тепла.

Компактный USB-холодильник с использованием модулей Пельтье

И, наконец, закономерный вопрос: заменят ли модули Пельтье привычные системы охлаждения в компрессионных бытовых холодильниках? На сегодняшний день это невыгодно с точки зрения эффективности (малый КПД) и цены. Стоимость мощных модулей еще достаточно высока.

Но техника и материаловедение не стоят на месте. Исключить возможность появления новых, более дешевых материалов с большим КПД и высоким значением коэффициентом Пельтье нельзя. Уже сегодня появляются сообщения из исследовательских лабораторий об удивительных свойствах наноуглеродных материалов, которые радикально смогут изменить ситуацию с эффективными системами охлаждения.

Появились сообщения о высокой термоэлектрической эффективности кластратов — твердотельных растворов, похожих по строению на гидраты. Когда эти материалы выйдут из исследовательских лабораторий, то совершенно бесшумные холодильники с неограниченным сроком службы заменят наши привычные домашние модели.

P.S. Одной из самых интересных особенностей термоэлектрической технологии является то, что она может не только использовать электрическую энергию для получения тепла и холода, но также благодаря ей можно запустить обратный процесс, и, например, из тепла получить электрическую энергию.

Пример того, как можно получить электроэнергию из тепла с использованием термоэлектрического модуля (термоэлектрического генератора) смотрите на этом видео:

А что Вы думаете по этому поводу? Жду Ваших комментариев!

▼ Электрическое отопление: ▼

Оптимальная для человека влажность воздуха находится в пределах от 40 до 60%. Именно при таких показателях относительной влажности большинство людей чувствуют себя достаточно комфортно. Кроме того, серьёзной проблемой является и запылённость, у многих пыль вызывает аллергию, а у больных астмой людей – провоцирует приступы. Для решения обеих этих проблем, а именно высокой запылённости и низкой влажности воздуха в помещении, было создано специальное устройство – мойка воздуха. Принцип её действия достаточно прост, но как раз простота и обеспечивает эффективность и высочайшую надёжность данной техники. Содержание Принцип действия моек воздуха Не все мойки воздуха одинаковы Как выбрать мойку воздуха 1 Принцип действия моек воздуха2 Не все мойки воздуха одинаковы3 Как выбрать мойку воздуха Принцип действия моек воздуха В отличие от большинства увлажнителей воздуха, которые для поддержания нужной влажности распыляют в пространстве комнаты.

1 Срочный качественный ремонт отопления1.1 ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-741.2 Отопление от ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ Вид: водяное тут > http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html Срочный качественный ремонт отопления ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74 Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > http://resant.ru/otoplenie-doma.html http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html.

Как избежать риска при покупке дома в Алматы?Алматы — прекрасный город, который ежегодно привлекает просто огромное количество туристов и отличается непревзойденными пейзажами.Именно поэтому недвижимость в этом городе пользуется просто сумасшедшим спросом не только у местных жителей, но и у приезжих людей. Не стоит упускать возможности посмотреть доступные предложения относительно покупки недвижимого имущества в городе Алматы. С этим вопросом сможет помочь онлайн-площадка https://homsters.kz/estate/search/almata-and-house, где можно купить, а также, при необходимости, продать дом в Алматы. 1 Новые дома в Алматы — комфортное и доступное жилье2 Предложения на любой вкус3 Где нужно искать варианты? на Homsters4 Как избежать риска при покупке недвижимости?5 Похожие статьи:6 Новые статьи:7 Прошлые статьи:8 Срочный качественный ремонт отопления8.1 ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-748.2 Отопление от ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ Вид: водяное тут > http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html Новые дома в Алматы — комфортное и.

Особенности выбора объектов недвижимости под склад и производствоВедение успешной предпринимательской деятельности, как правило, предполагает наличие коммерческой недвижимости. При этом к ней всегда предъявляются особые требования.Выбирая склады или производственные помещения, необходимо учитывать массу важных аспектов.Первым делом нужно составить подробный бизнес-план. После этого можно будет заняться поиском подходящих объектов.Стоит иметь в виду, что помещения можно и арендовать, и покупать в личную собственность.Первый вариант подходит для начинающих бизнесменов, не имеющих большого стартового капитала. Но если есть экономические возможности, то недвижимость лучше приобрести. В дальнейшем это позволит расширить сферы деятельности или получать пассивные доходы.Сегодня найти доступную коммерческую недвижимость можно практически в каждом населенном пункте. Однако предпочтение стоит отдавать тем городам, которые характеризуются удобным месторасположением, наличием выходов к важным транспортным артериям. Это могут быть как морские пути, ведущие в крупные регионы, так и железнодорожные узлы.

Как сделать качественный гумус Cделать качественный гумус из компостной кучи, Вам могут помочь дождевые черви, которые значительно ускоряют процесс. А самыми «профессиональными» из всех подобных организмов являются калифорнийские дождевые черви. Сегодня их разведение и продажа стали очень популярными, большое количество людей во всём мире делают выбор в пользу этих организмов. Калифорнийские дождевые черви существенным образом увеличивают урожайность Вашего огорода. 1. Чтобы Ваши черви начали удобрять почву, их нельзя отпускать в свободное плавание. Нужно создать отдельный ящик, где черви будут перерабатывать мусор, превращая его в плодородную почву. В противном случае, черви ненадолго задержатся на Вашем огороде и могут даже умереть от холода. 2. Нужно создавать червям особые условия питания. В каждой деревне или на ферме найдётся навоз, поэтому нужно откармливать им и червей, предварительно замочив в воде. Конечно, такая работа потребует.

Когда высаживать лук севок под зиму? 1 Срочный качественный ремонт отопления1.1 ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-741.2 Отопление от ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ Вид: водяное тут > http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html Срочный качественный ремонт отопления ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74 Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > http://resant.ru/otoplenie-doma.html http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html.

Количество жил 3 шт. Сечение жилы 2.5 мм кв. Мощьность жилы 5.5 кВт Напряжение кабеля 220 В Производитель «Севкабель» г. С-Петербург Цена: 46.72руб.

Услуги по монтажу отопления водоснабжения ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74 Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказыв.

1 Срочный качественный ремонт отопления1.1 ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-741.2 Отопление от ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ Вид: водяное тут > http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html Срочный качественный ремонт отопления ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74 Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > http://resant.ru/otoplenie-doma.html http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html.

1 Срочный качественный ремонт отопления1.1 ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-741.2 Отопление от ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ Вид: водяное тут > http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html Срочный качественный ремонт отопления ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74 Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > http://resant.ru/otoplenie-doma.html http://resant.ru/uslugi/vodyanoe-otoplenie.html.

Газовые обогреватели – устройства, предназначенные для локального обогрева небольшой территории (6–10 квадратных метров). Такие устройства позволяют организовать автономное отопление загородного коттеджа или дачного домика. Источником тепла в них является сжиженный газ, который заправляют во внутренний бак обогревателя. Разнообразие конструкций газовых устройств позволяет выбрать подходящий вариант для автономного обогрева дома. На какие характеристики необходимо обратить внимание при покупке устройства? Как выбрать газовый обогреватель для дачи? Содержание Характеристики газовых обогревателей: мощность Выбор нагревателя: учёт источника тепла Эксплуатация газовых нагревателей Выбор разновидности обогревателей: инфракрасные, каталитические и конвекторные 1 Характеристики газовых обогревателей: мощность2 Выбор нагревателя: учёт источника тепла3 Эксплуатация газовых нагревателей4 Выбор разновидности обогревателей: инфракрасные, каталитические и конвекторные4.1 Инфракрасные керамические обогреватели4.2 Обогреватели каталитического действия4.3 Газовые конвекторы Характеристики газовых обогревателей: мощность При выборе вида газового обогревателя, необходимо определиться с требуемыми техническими характеристиками устройства. Какая мощность.

Выбор радиатора отопления для дома – задача, к которой надо подходить ответственно. От типа батареи и некоторых других факторов будет зависеть скорость обогрева помещения и его эффективность. В этой статье рассмотрим основные виды радиаторов отопления для частного дома и квартиры, достоинств и недостатков батарей разного типа, а также дадим несколько советов по их выбору. Содержание Классы радиаторов отопления Чугунные секционные радиаторы Радиаторы биметаллические Радиаторы из алюминия Радиаторы трубчатые Радиаторы панельные Конвекторы (пластинчатые батареи) Советы по выбору радиаторов отопления 1 Классы радиаторов отопления2 Чугунные секционные радиаторы3 Радиаторы биметаллические4 Радиаторы из алюминия5 Радиаторы трубчатые6 Радиаторы панельные7 Конвекторы (пластинчатые батареи)8 Советы по выбору радиаторов отопления8.1 Рабочее давление радиатора8.2 Мощность секции8.3 Габариты агрегата8.4 Дизайн8.5 Производители Классы радиаторов отопления Выделяют 4 класса отопительных приборов: Секционные; Пластинчатые; Трубчатые; Панельные. Радиаторы секционного типа известны всем. Их выполняют.

Добавить к сравнениюАртикул: 1022682 Труба из сшитого полиэтилена PE-Xa для горячего и холодного водоснабжения Внимание акция! Закажи монтаж отопления под ключ — получи скидку до 30000 рублей на любое оборудование. Подробнее… Производитель:UPONORРейтинг:( 0, голосов — 0 )голосоватьНаличие: на складе (доставка 1-3 дня)Цена: 97 рубКупитьКупить в один кликКупить в один клик✖Фамилия Имя Отчество:* Телефон:* — поля, обязательные для заполненияОтправить Размеры: Ø 16 x 2,2 mmДлина бухты: 100 м Цена: 97.

Добавить к сравнениюАртикул: N 230.90.1000 RR U EV1 Водяной конвектор встраиваемый в пол Varmann Ntherm — это готовый к монтажу отопительный прибор с естественной конвекцией, также подходит для встраивания в подоконник. Подходит для применения в однотрубных и двухтрубных системах водяного отопопления. Внимание акция! Закажи монтаж отопления под ключ — получи скидку до 30000 рублей на любое оборудование. Подробнее… Производитель:VARMANNРейтинг:( 0, голосов — 0 )голосоватьНаличие: на складе (доставка 1-3 дня)Цена: 16 248 рубКупитьКупить в один кликКупить в один клик✖Фамилия Имя Отчество:* Телефон:* — поля, обязательные для заполненияОтправить Размеры (Ширина х Высота х Длина), мм: 230х90х1000Тепловая мощность, Вт: 290 Цена: 16 248.

Добавить к сравнениюАртикул: 309228 Напольный газовый котёл с атмосферной одноступенчатой горелкой Внимание акция! Закажи монтаж отопления под ключ — получи скидку 30 000 рублей на оборудование VAILLANT. Подробнее… Производитель:VAILLANTРейтинг:( 0, голосов — 0 )голосоватьНаличие: на складе (доставка 1-3 дня)Цена: 85 167 рубКупитьКупить в один кликКупить в один клик✖Фамилия Имя Отчество:* Телефон:* — поля, обязательные для заполненияОтправить Конструктивные особенности: Одноступенчатый низкотемпературный котёл Чугунный секционный блок теплообменника Система Pro E (штекерная система электрических соединений) Высокий средний КПД за отопительный период — до 92 % Низкий уровень выбросов NOx (
Радиатор стальной панельный Kermi Profil-V FTV 33 900 x 2600 — купить по низкой цене в Москве. Оборудование для отопления в наличии, скидки на монтаж и установку. Фото, описание, характеристики, стоимость, подбор и доставка оборудования

Добавить к сравнениюРадиатор стальной профильный фирмы Kermi (Германия). Настенный, двухрядный с тремя конвекторами, монтажная глубина 155 мм, подключение нижнее.Рейтинг:( 0, голосов — 0 )голосовать Наличие: на складе (доставка 1-3 дня)Цена: 34 739 рубКупитьКупить в один кликКупить в один клик✖Фамилия Имя Отчество:* Телефон:* — поля, обязательные для заполненияОтправитьРазмеры (ВхШхГ), мм: 900x2600x155Теплоотдача, Вт: 11417Тип подключения: нижнее Цена: 34 739 1 8(495)744-67-74 1.1 Услуги >>> Портфолио >>> Цены >>> Контакты1.2 ВЫБЕРИТЕ РАЗДЕЛ:1.2.1 ВНИМАНИЕ, АКЦИЯ. скидки всем1.3 СТОИМОСТЬ МОНТАЖА ОТОПЛЕНИЯ:1.4 УСЛУГИ ПО ВОДОСНАБЖЕНИЮ1.4.0.0.1 Монтаж бойлеракосвенного нагрева1.4.0.0.2 Монтаж насоснойстанции1.4.0.0.3 Монтаж баканакопительного1.4.0.0.4 Установкаглубинного насоса1.4.0.0.5 Монтаж бойлерапрямого нагрева1.4.1 ВОДОСНАБЖЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА ПОД КЛЮЧ1.5 КАНАЛИЗАЦИЯ ЗАГОРОДНОГО ДОМА ПОД КЛЮЧ1.5.0.1 СХЕМА СЕПТИКА ЗАГОРОДНОГО ДОМА1.6 УСЛУГИ ПО САНТЕХНИКЕ1.6.0.0.1 Установка унитаза1.6.0.0.2 Установка ванной1.6.0.0.3 Установка раковины1.6.0.0.4 Установка душевой кабины1.6.0.0.5 Подключение стиральной машины1.6.0.0.6 Установка смесителя1.6.0.0.7 Установка полотенцесушителя1.6.0.0.8 Установка счетчиков воды и отопления1.6.0.0.9 Прочистка.

Добавить к сравнению Внимание акция! Закажи монтаж отопления под ключ — получи скидку до 30000 рублей на радиаторы RIFAR. Подробнее… Рейтинг:( 0, голосов — 0 )голосоватьНаличие: на складе (доставка 1-3 дня)Цена: 2 660 рубКупитьКупить в один кликКупить в один клик✖Фамилия Имя Отчество:* Телефон:* — поля, обязательные для заполненияОтправить Кол-во секций: 4 Тип подключения: боковое Размеры секции (ВхДхГ), мм: 261x79x100 Теплоотдача секции, Вт: 104 Межосевое расстояние, мм: 200 Рабочее давление, МПа: 2,0 Давление опрессовки, МПа: 3,0 Температура теплоносителя: 110°С Цена: 2 660 1 8(495)744-67-74 1.1 Услуги >>> Портфолио >>> Цены >>> Контакты1.2 ВЫБЕРИТЕ РАЗДЕЛ:1.2.1 ВНИМАНИЕ, АКЦИЯ. скидки всем1.3 СТОИМОСТЬ МОНТАЖА ОТОПЛЕНИЯ:1.4 УСЛУГИ ПО ВОДОСНАБЖЕНИЮ1.4.0.0.1 Монтаж бойлеракосвенного нагрева1.4.0.0.2 Монтаж насоснойстанции1.4.0.0.3 Монтаж баканакопительного1.4.0.0.4 Установкаглубинного насоса1.4.0.0.5 Монтаж бойлерапрямого нагрева1.4.1 ВОДОСНАБЖЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА ПОД КЛЮЧ1.5 КАНАЛИЗАЦИЯ ЗАГОРОДНОГО ДОМА ПОД КЛЮЧ1.5.0.1 СХЕМА СЕПТИКА ЗАГОРОДНОГО ДОМА1.6 УСЛУГИ.

Добавить к сравнению Внимание акция! Закажи монтаж отопления под ключ — получи скидку до 30000 рублей на радиаторы RIFAR. Подробнее… Рейтинг:( 0, голосов — 0 )голосоватьНаличие: на складе (доставка 1-3 дня)Цена: 4 067 рубКупитьКупить в один кликКупить в один клик✖Фамилия Имя Отчество:* Телефон:* — поля, обязательные для заполненияОтправить Кол-во секций: 6 Тип подключения: боковое Размеры секции (ВхДхГ), мм: 415x79x90 Теплоотдача секции, Вт: 136 Межосевое расстояние, мм: 350 Рабочее давление, МПа: 2,0 Давление опрессовки, МПа: 3,0 Температура теплоносителя: 110°С Цена: 4 067 1 8(495)744-67-74 1.1 Услуги >>> Портфолио >>> Цены >>> Контакты1.2 ВЫБЕРИТЕ РАЗДЕЛ:1.2.1 ВНИМАНИЕ, АКЦИЯ. скидки всем1.3 СТОИМОСТЬ МОНТАЖА ОТОПЛЕНИЯ:1.4 УСЛУГИ ПО ВОДОСНАБЖЕНИЮ1.4.0.0.1 Монтаж бойлеракосвенного нагрева1.4.0.0.2 Монтаж насоснойстанции1.4.0.0.3 Монтаж баканакопительного1.4.0.0.4 Установкаглубинного насоса1.4.0.0.5 Монтаж бойлерапрямого нагрева1.4.1 ВОДОСНАБЖЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА ПОД КЛЮЧ1.5 КАНАЛИЗАЦИЯ ЗАГОРОДНОГО ДОМА ПОД КЛЮЧ1.5.0.1 СХЕМА СЕПТИКА ЗАГОРОДНОГО ДОМА1.6 УСЛУГИ.

Услуги по монтажу отопления водоснабжения ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74 Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказыв.

Электрическое отопление 8(495)744-67-74

Вы можете задать свой вопрос при помощи формы обратной связи:

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Начало 19 столетия. Золотой век физики и электротехники. В 1834 году французский часовщик и естествоиспытатель Жан-Шарль Пельтье поместил каплю воды между электродами из висмута и сурьмы, а затем пропустил по цепи электрический ток. К своему изумлению, он увидел, что капля неожиданно замерзла.

О тепловом действии электрического тока на проводники было известно, а вот обратный эффект был сродни магии. Можно понять чувства Пельтье: это явление на стыке двух разных областей физики – термодинамики и электричества вызывает ощущение чуда и сегодня.

Проблема охлаждения тогда не была такой острой, как сегодня. Поэтому к эффекту Пельтье обратились только спустя почти два столетия, когда появились электронные устройства, для работы которых потребовались миниатюрные системы охлаждения. Достоинством охлаждающих элементов Пельтье являются малые габариты, отсутствие движущихся деталей, возможность каскадного соединения для получения больших перепадов температур.

Кроме этого, эффект Пельтье обратим: при перемене полярности тока через модуль, охлаждение сменяется нагреванием, поэтому на нем легко реализуются системы точного поддержания температуры – термостаты. Недостатком элементов (модулей) Пельтье является низкий КПД, что требует подведения больших значений тока для получения заметного перепада температур. Сложность представляет и отвод тепла от пластины, противоположной охлаждаемой плоскости.

Но обо всем по-порядку. Для начала попытаемся рассмотреть физические процессы, ответственные за наблюдаемое явление. Не погружаясь в пучину математических выкладок, постараемся просто на «пальцах» понять природу этого интересного физического явления.

Поскольку речь идет о температурных явлениях, физики, для удобства математического описания, заменяют колебания атомной решетки материала неким газом, состоящим из как бы частиц — фононов.

Температура фононного газа зависит от температуры окружающей среды и свойств металла. Тогда любой металл — это смесь электронного и фононного газов, находящихся в термодинамическом равновесии. При контакте двух разных металлов в отсутствии внешнего поля более “горячий” электронный газ проникает в зону более “холодного”, создавая известную всем контактную разность потенциалов.

При прикладывании разности потенциалов к переходу, т. е. протекании тока через границу двух металлов, электроны забирают энергию у фононов одного металла и передают ее фононному газу другого. При смене полярности передача энергии, а значит, нагрев и охлаждение меняют знак.

В полупроводниках за перенос энергии отвечают электроны и “дырки”, но механизм переноса тепла и появления разности температур сохраняется. Разность температур увеличивается до тех пор, пока не истощатся высокоэнергетичные электроны. Наступает температурное равновесие. Такова современная картина описания эффекта Пельтье.

Из нее понятно, что эффективность работы элемента Пельтье зависит от подбора пары материалов, силы тока и скорости отвода тепла от горячей зоны. Для современных материалов (как правило, это полупроводники) КПД составляет 5-8%.

А теперь о практическом применении эффекта Пельтье. Для его увеличения отдельные термопары (спаи двух различных материалов) собираются в группы, состоящие из десятков и сотен элементов. Основное назначение таких модулей – это охлаждение небольших объектов или микросхем.

Термоэлектрический охлаждающий модуль

Широкое применение модули на эффекте Пельтье нашли в приборах ночного видения с матрицей инфракрасных приемников. Микросхемы с зарядовой связью (ПЗС), которые сегодня применяют и в цифровых фотоаппаратах, требуют глубокого охлаждения для регистрации изображения в инфракрасной области. Модули Пельтье охлаждают инфракрасные детекторы в телескопах, активные элементы лазеров для стабилизации частоты излучения, кварцевые генераторы в системах точного времени. Но это все применения военного и специального назначения.

С недавних пор модули Пельтье нашли применение и в бытовых изделиях. Преимущественно, в автомобильной технике: кондиционеры, переносные холодильники, охладители воды.

Пример практического использования эффекта Пельтье

Наиболее интересным и перспективным применением модулей является компьютерная техника. Высокопроизводительные микропроцессоры процессоры и чипы видеокарт выделяют большое количество тепла. Для их охлаждения применяют высокоскоростные вентиляторы, которые создают значительные акустические шумы. Применение модулей Пельтье в составе комбинированных систем охлаждения устраняют шум при значительном отборе тепла.

Компактный USB-холодильник с использованием модулей Пельтье

И, наконец, закономерный вопрос: заменят ли модули Пельтье привычные системы охлаждения в компрессионных бытовых холодильниках? На сегодняшний день это невыгодно с точки зрения эффективности (малый КПД) и цены. Стоимость мощных модулей еще достаточно высока.

Но техника и материаловедение не стоят на месте. Исключить возможность появления новых, более дешевых материалов с большим КПД и высоким значением коэффициентом Пельтье нельзя. Уже сегодня появляются сообщения из исследовательских лабораторий об удивительных свойствах наноуглеродных материалов, которые радикально смогут изменить ситуацию с эффективными системами охлаждения.

Появились сообщения о высокой термоэлектрической эффективности кластратов – твердотельных растворов, похожих по строению на гидраты. Когда эти материалы выйдут из исследовательских лабораторий, то совершенно бесшумные холодильники с неограниченным сроком службы заменят наши привычные домашние модели.

P. S. Одной из самых интересных особенностей термоэлектрической технологии является то, что она может не только использовать электрическую энергию для получения тепла и холода, но также благодаря ей можно запустить обратный процесс, и, например, из тепла получить электрическую энергию.

Реферат: Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Начало 19 столетия. Золотой век физики и электротехники. В 1834 году французский часовщик и естествоиспытатель Жан-Шарль Пельтье поместил каплю воды между электродами из висмута и сурьмы, а затем пропустил по цепи электрический ток. К своему изумлению, он увидел, что капля неожиданно замерзла.

О тепловом действии электрического тока на проводники было известно, а вот обратный эффект был сродни магии. Можно понять чувства Пельтье: это явление на стыке двух разных областей физики – термодинамики и электричества вызывает ощущение чуда и сегодня.

Проблема охлаждения тогда не была такой острой, как сегодня. Поэтому к эффекту Пельтье обратились только спустя почти два столетия, когда появились электронные устройства, для работы которых потребовались миниатюрные системы охлаждения. Достоинством охлаждающих элементов Пельтье являются малые габариты, отсутствие движущихся деталей, возможность каскадного соединения для получения больших перепадов температур.

Кроме этого, эффект Пельтье обратим: при перемене полярности тока через модуль, охлаждение сменяется нагреванием, поэтому на нем легко реализуются системы точного поддержания температуры – термостаты. Недостатком элементов (модулей) Пельтье является низкий КПД, что требует подведения больших значений тока для получения заметного перепада температур. Сложность представляет и отвод тепла от пластины, противоположной охлаждаемой плоскости.

Но обо всем по-порядку. Для начала попытаемся рассмотреть физические процессы, ответственные за наблюдаемое явление. Не погружаясь в пучину математических выкладок, постараемся просто на «пальцах» понять природу этого интересного физического явления.

Поскольку речь идет о температурных явлениях, физики, для удобства математического описания, заменяют колебания атомной решетки материала неким газом, состоящим из как бы частиц — фононов.

Температура фононного газа зависит от температуры окружающей среды и свойств металла. Тогда любой металл — это смесь электронного и фононного газов, находящихся в термодинамическом равновесии.При контакте двух разных металлов в отсутствии внешнего поля более “горячий” электронный газ проникает в зону более “холодного”, создавая известную всем контактную разность потенциалов.

При прикладывании разности потенциалов к переходу, т.е. протекании тока через границу двух металлов, электроны забирают энергию у фононов одного металла и передают ее фононному газу другого. При смене полярности передача энергии, а значит, нагрев и охлаждение меняют знак.

В полупроводниках за перенос энергии отвечают электроны и “дырки”, но механизм переноса тепла и появления разности температур сохраняется. Разность температур увеличивается до тех пор, пока не истощатся высокоэнергетичные электроны. Наступает температурное равновесие. Такова современная картина описания эффекта Пельтье.

Из нее понятно, что эффективность работы элемента Пельтье зависит от подбора пары материалов, силы тока и скорости отвода тепла от горячей зоны. Для современных материалов (как правило, это полупроводники) КПД составляет 5-8%.

А теперь о практическом применении эффекта Пельтье. Для его увеличения отдельные термопары (спаи двух различных материалов) собираются в группы, состоящие из десятков и сотен элементов. Основное назначение таких модулей – это охлаждение небольших объектов или микросхем.

Термоэлектрический охлаждающий модуль

Широкое применение модули на эффекте Пельтье нашли в приборах ночного видения с матрицей инфракрасных приемников. Микросхемы с зарядовой связью (ПЗС), которые сегодня применяют и в цифровых фотоаппаратах, требуют глубокого охлаждения для регистрации изображения в инфракрасной области. Модули Пельтье охлаждают инфракрасные детекторы в телескопах, активные элементы лазеров для стабилизации частоты излучения, кварцевые генераторы в системах точного времени. Но это все применения военного и специального назначения.

С недавних пор модули Пельтье нашли применение и в бытовых изделиях. Преимущественно, в автомобильной технике: кондиционеры, переносные холодильники, охладители воды.

Пример практического использования эффекта Пельтье

Наиболее интересным и перспективным применением модулей является компьютерная техника. Высокопроизводительные микропроцессоры процессоры и чипы видеокарт выделяют большое количество тепла. Для их охлаждения применяют высокоскоростные вентиляторы, которые создают значительные акустические шумы. Применение модулей Пельтье в составе комбинированных систем охлаждения устраняют шум при значительном отборе тепла.

Компактный USB-холодильник с использованием модулей Пельтье

И, наконец, закономерный вопрос: заменят ли модули Пельтье привычные системы охлаждения в компрессионных бытовых холодильниках? На сегодняшний день это невыгодно с точки зрения эффективности (малый КПД) и цены. Стоимость мощных модулей еще достаточно высока.

Но техника и материаловедение не стоят на месте. Исключить возможность появления новых, более дешевых материалов с большим КПД и высоким значением коэффициентом Пельтье нельзя. Уже сегодня появляются сообщения из исследовательских лабораторий об удивительных свойствах наноуглеродных материалов, которые радикально смогут изменить ситуацию с эффективными системами охлаждения.

Появились сообщения о высокой термоэлектрической эффективности кластратов – твердотельных растворов, похожих по строению на гидраты. Когда эти материалы выйдут из исследовательских лабораторий, то совершенно бесшумные холодильники с неограниченным сроком службы заменят наши привычные домашние модели.

Эффект Пельтье

Wikipedia open wikipedia design.

  • Термоэлектрические явления
    • эффект Зеебека, эффект Пельтье, эффект Томсона
  • эффект Эттингсгаузена
  • Эффект Нернста — Эттингсгаузена

Эффект Пельтье́ — термоэлектрическое явление переноса энергии при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников, от одного проводника к другому.

Величина перемещённой энергии и направление её переноса зависят от вида контактирующих веществ и от направления и силы протекающего электрического тока [1] :

Эффект открыт Ж. Пельтье в 1834 году, суть явления исследовал несколькими годами позже — в 1838 году Ленц, который провёл эксперимент, в котором он поместил каплю воды в углубление на стыке двух стержней из висмута и сурьмы. При пропускании электрического тока в одном направлении капля превращалась в лёд, при смене направления тока — лёд таял, что позволило установить, что в зависимости от направления протекающего в эксперименте тока, помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое получило название тепла Пельтье. Эффект Пельтье «обратен» эффекту Зеебека.

Эффект Пельтье более заметен у полупроводников, это свойство используется в элементах Пельтье.

Причина возникновения явления Пельтье заключается в следующем. На контакте двух веществ имеется контактная разность потенциалов, которая создаёт внутреннее контактное поле. Если через контакт протекает электрический ток, то это поле будет либо способствовать прохождению тока, либо препятствовать. Если ток идёт против контактного поля, то внешний источник должен затратить дополнительную энергию, которая выделяется в контакте, что приведёт к его нагреву. Если же ток идёт по направлению контактного поля, то он может поддерживаться этим полем, которое и совершает работу по перемещению зарядов. Необходимая для этого энергия отбирается у вещества, что приводит к охлаждению его в месте контакта.

См. также [ править | править код ]

Ссылки [ править | править код ]

  • Пельтье эффект — статья из Большой советской энциклопедии.
  • 3. М. Дашевский. Пельтье эффект // Физическая энциклопедия
  • В. Рудометов, Е. Рудометов. Полупроводниковые холодильники Пельтье
  • Пельтье эффект в полупроводниках
  • Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Примечания [ править | править код ]

  1. ↑ В отличие от джоулева тепла, которое пропорционально квадрату силы тока, тепло эффекта Пельте пропорционально силе тока в первой степени.
  2. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике: для инженеров и студентов ВУЗов. — Изд. 4-е, перераб. — Наука — Главная редакция Физико-математической литературы, 1968. — С. 417.
Название: Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока
Раздел: Рефераты по истории техники
Тип: реферат Добавлен 15:55:37 05 августа 2013 Похожие работы
Просмотров: 30 Комментариев: 0 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно Скачать
Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

This page is based on a Wikipedia article written by contributors (read/edit).
Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Эффект Пельтье был открыт французом Жаном-Шарлем Пельтье (1785-1845 г.) в 1834 году. При проведении одного из экспериментов он пропускал электрический ток через полоску висмута, с подключенными к ней медными проводниками. В ходе эксперимента он обнаружил, что одно соединение висмут-медь нагревается, другое — остывает.

Сам Пельтье не понимал в полной степени сущность открытого им явления. Истинный смысл явления был позже объяснён в 1838г Ленцем (1804-1865 г.).

В своём опыте Ленц эксперементировал с каплей воды, помещённой на стыке двух проводников (висмута и сурьмы). При пропускании тока в одном направлении капля воды замерзала, а при изменении направления тока — таяла. Тем самым было установленно, что при прохождении тока через контакт двух проводников в одном направлении тепло выделяется, в другом — поголщается. Данное явление было названо эффектом Пельтье (противоположным эффекту Зеебека).

Эффект Пельтье́ — процесс выделения или поглощения тепла при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников. Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, силы тока и времени прохождения тока, то есть количество выделяемого тепла пропорционально количеству прошедшего через контакт заряда:

dQ12 = P12Idt = − dQ21 Причина возникновения явления Пельтье заключается в следующем. На контакте двух веществ имеется контактная разность потенциалов, которая создаёт внутреннее контактное поле. Если через контакт идёт ток, то это поле будет либо способствовать прохождению тока, либо препятствовать. Если ток идёт против контактного поля, то внешний источник должен затратить дополнительную энергию, которая выделяется в контакте, что приведёт к его нагреву. Если же ток идёт по направлению контактного поля, то он может поддерживаться этим полем, которое и совершает работу по перемещению зарядов. Необходимая для этого энергия отбирается у вещества, что приводит к охлаждению его в месте контакта.

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler). Эффект, обратный эффекту Пельтье, называется эффектом Зеебека.

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используются контакт двух полупроводников.

Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута, Bi2Te3 и германида кремния), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу противоположные (p->n). Протекающий электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 К.

Достоинства и недостатки

Достоинством элемента Пельтье является небольшие размеры, отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание — это даёт возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования.

Недостатком элемента Пельтье является очень низкий коэффициент полезного действия, что ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Кроме того элементы Пельтье с размерами более 60 мм x 60 мм практически не встречаются. Несмотря на это, элементы Пельтье нашли широкое применение, так как без каких-либо дополнительных устройств можно реализовать температуры ниже 0 °C.

Элементы Пельтье применяются в ситуациях, когда необходимо охлаждение с небольшой разницей температур, или энергетическая эффективность охладителя не важна. Например, элементы Пельтье применяются в ПЦР-амплификаторах, маленьких автомобильных холодильниках, так как применение компрессора в этом случае невозможно из-за ограниченных размеров, и, кроме того, необходимая мощность охлаждения невелика.

Кроме того, элементы Пельтье применяются для охлаждения устройств с зарядовой связью в цифровых фотокамерах. За счёт этого достигается заметное уменьшение теплового шума при длительных экспозициях (например в астрофотографии). Многоступенчатые элементы Пельтье применяются для охлаждения приёмников излучения в инфракрасных сенсорах.

Также элементы Пельтье часто применяются для охлаждения и термостатирования диодных лазеров, с тем, чтобы стабилизировать длину волны излучения.

В приборах, при низкой мощности охлаждения, элементы Пельтье часто используются как вторая или третья ступень охлаждения. Это позволяет достичь температур на 30 — 40 К ниже, чем с помощью обычных компрессионных охладителей (до −80 для одностадийних холодильников и до −120 для двухстадийных).

Классическая теория объясняет явление Пельтье тем, что при переносе электронов током из одного металла в другой, они ускоряются или замедляются внутренней контакной разностью потенциалов между металлами. В случае ускорения кинетическая энергия электронов увеличивается, а затем выделяется в виде тепла. В обратном случае кинетическая энергия уменьшается, и энергия пополняется за счёт энергии тепловых колебаний атомов второго проводника, таким образом он начинает охлаждаться. При более полном рассмотрении учитывается изменение не только потенциальной, но и полной энергии.

Уже в 20 веке было выясенно, что эффект Пельтье значительно сильнее проявляется при соединении полупроводников разных типов. В зависимости от направления протекания электрического тока через p-n- и n-p- переходы вследствии взаимодействия заряов, представленных электронами (n) и дырками (p), и их рекомбинации, энергия либо поглощается, либо выделяется. В связи с этим полголощается или вылеляется тепло. Объединение большого количества пар полупроводников p- и n-типа позволяет создавать охлаждающие элементы — модули Пельтье сравнительно большой мощности.

Техническая реализация Пельтье эффекта в полупроводниках

Основным технологическим узлом всех термоэлектрических охлаждающих устройств является термоэлектрическая батарея, набранная из последовательно соединенных термоэлементов. Так как металлические проводники обладают слабыми термоэлектрическими свойствами, термоэлементы делаются из полупроводников, причем одна из ветвей термоэлемента должна состоять из чисто дырочного (р-тип), а другая из чисто электронного (n-тип) полупроводника.

Если выбрать такое направление тока, при котором на контактах, расположенных внутри холодильника тепло Пельтье будет поглощаться, а на наружных контактах выделяться в окружающее пространство, то температура внутри холодильника будет понижаться, а пространство вне холодильника нагреваться (что происходит при любой конструкции холодильника).

Современные термоэлектрические охлаждающие устройства обеспечивают снижение температуры от +20С до 200С; их холодопроизводительность, как правило, не более 100 Вт.

Модуль на элемент Пельтье + интересное применение.

Приветствую тебя читатель banggood астрологи объявили неделю Пельтье поэтому в обзоре речь пойдёт об одном интересном применении данной штуковины. Милости просим под CUT.

Начнём с ликбеза

Как говорит википедия «Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока.» Я уверен что после этой фразы понятнее не стало ).

Ок попробуем иначе. Представьте себе специфический аквариум, состоящий из зон двух типов. В первой зоне аквариума рыбки плавают быстро во второй медленно. Ещё представим себе на границах зон лопасти, крутящиеся в воде. Правила следующие 1) рыбка переплывает в другую зону только тогда когда её скорость соответствует скорости установленной для зоны.2) при переходе границ зоны рыбка может взаимодействовать с лопастями для увеличения либо для уменьшения своей скорости. Теперь представим несколько зон расположенных последовательно. (зоны с более высокой скоростью назовём З+ с низкой З- ) Рыбка находится в З+ она хочет перейти в З- она взаимодействует с лопастью на границе и начинает плыть медленнее, при этом лопасти (на границе З+/З-) начинают крутиться быстрее. Далее рыбка хочет перейти в следующую зону З+ ей надо ускориться она взаимодействует с лопастью на границе З-/З+ и ускоряется при этом лопасть начинает крутиться медленнее. Далее всё повторяется. Можно заметить что одни лопасти будут замедлятся а другие ускорятся. Элемент Пельтье работает по аналогичному принципу. Вместо рыбок там электроны вместо скорости рыбок энергия электронов в полупроводниках. При протекании тока через контакт 2х полупроводников, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, При этом чем больше ток тем выше эффект переноса энергии, энергия именно переноситься (а не волшебным образом пропадает) от «холодной» стороны к «горячей», поэтому элемент Пельтье способен охлаждать предметы до температуры ниже комнатной (проще говоря это полупроводниковый тепловой насос). Если у Вас задача просто отвести тепло от процессора транзистора и т.д. применение элемента Пельтье невыгодно т.к. Вам понадобиться Радиатор способный передать в окружающую среду тепло от охлаждаемого объекта + тепло возникающее при работе элемента Пельтье. Думаю с теорией покончено можно двигаться дальше.
Давайте посмотрим как по мнению спонсора обзора выглядит 13,90 зелени.
Модуль представляет из себя этакий 5 уровневый бутерброд, он состоит из пары радиаторов и вентиляторов и собственно самого элемента Пельтье. Вентилятор большего размера предназначен для отвода тепла. При приложении усилия его можно снять без выкручивания шурупов. Вентилятор самый обыкновенный ( Питание 12В размер 90мм) прикрыт решёткой, изначально вентилятор установлен на отвод воздуха. На противоположной стороне малый вентилятор (Питание 12В размер 40мм) Малыш прикручен на совесть Посмотрим на радиаторы Большой радиатор размером 100мм*120мм высота 20мм Малый радиатор 40мм*40мм высота 20мм. Радиаторы скреплены двумя винтами, в малом радиаторе нарезана резьба. При снятии радиатора обнаружена термопаста это хорошо, но можно увидеть что есть недожим. Контакт с большим радиатором идеальным тоже не назовёшь. Главный вывод — если хотите выжать из этого модуля максимум то обязательно загляните под радиаторы. А если стереть термопасту то можно увидеть что тут установлен элемент TEC1-12705 (размер 40мм*40мм*4мм) хотя заявлен более мощный TEC1-12706. Мануал на TEC1-12705 peltiermodules.com/peltier.datasheet/TEC1-12705.pdf
Снимем малый радиатор и попробуем запустить модуль замерив температуры «тёплой» и «холодной» сторон. Температура «холодной» стороны -16,1 «горячей» 37,5 дельта 53,6. ток потребления при 12В составил 4,2А. На режим элемент Пельтье вышел через 90с.

А теперь весёлая часть.
Находим металлическую и блестящую пластину и делаем в ней отверстие для термопары. Кладём термопасту и устанавливаем термопару Далее изготавливаем узконаправленный фотоприёмник и фотодиод из чёрной бумаги и обычных компонентов Собираем готовое устройство вспоминая правило «угол падения равен углу отражения» Кто догадался что это такое? Это прибор (ну точнее модель для демонстрации принципа действия) для определения температуры точки росы/относительной влажности воздуха. Действует следующим образом: ИК-светодиод светит в отражающую пластинку, после отражения свет от ИК-светодиода попадает на ИК-фотодиод. С обратносмещённого ИК-фотодиода снимается сигнал напряжения. При охлаждении пластинки до температуры точки росы на ней начинает собираться конденсат, интенсивность отражаемого излучения падает, сигнал на фотодиоде изменяется. Регистрируя температуру пластины, и окружающего воздуха можно найти относительную влажность. Для работы я использовал Brymen BM869 (с самодельным кабелем и софтом) и Uni-t UT61E Ниже представлен результат Рыжий график температура пластины, синий график сигнал с фотодиода. Будем считать момент, когда напряжение с фотодиода изменилось на половину от общего изменения напряжения есть момент выпадения конденсата. Исходя из поставленных условий измеренная температура точки росы в комнате +9С.Температура окружающего воздуха 26,7 (на графиках не отображалась т.к. она была неизменна).Одновременно я запустил модуль HTU21 и наблюдал за показаниями в терминале.(скриншот терминала добавлен к графику).Далее я использовал онлайн калькулятор planetcalc.ru/248/ для пересчёта влажности в температуру точки росы Результат пересчёта влажности с HTU21 в температуру точки росы совпал с измеренной напрямую температурой точки росы. Это значит, что если описанным выше методом определять точку росы, а затем делать пересчёт, то можно достаточно точно определять влажность (Ну естественно если делать всё по-взрослому). Данный метод называется методом охлаждаемого зеркала, а гигрометры, построенные на таком принципе, называются конденсационными. Надеюсь вам понравился обзор, и Вы узнали для себя что-то новое. Всем спасибо за внимание.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Эффект Пельтье

Статья о температурных аномалиях, которые наблюдаются на границах двух разных проводников, когда по ним течет электрический ток, была опубликована Пельтье в 1834 г. Сам Пельтье в сущности явления не разобрался, его разъяснил Ленц в 1838 г. Ленц проводил следующий опыт. В выемку на стыке стержней висмута и сурьмы он помещал каплю воды. Если ток пропускался в одном направлении, вода замерзала, в ток шел в противоположном направлении полученный лед таял. Так было установлено, что при прохождении через контакт двух проводников электрического тока, кроме джоулева тепла выделяется или поглощается (это зависит от направления тока) дополнительная теплота. Эта теплота получила название — теплота Пельтье. Процесс выделения (поглощения) дополнительной теплоты в контакте двух проводников — носит название «явление Пельтье». Теплота Пельтье пропорциональна первой степени силы тока, изменяет знак при изменении направления тока. Эмпирически получено, что теплоту Пельтье ($Q_P$) можно выразить с помощью формулы:

где $q$ — заряд, $П$ — коэффициент Пельтье, который зависит от контактирующих материалов и их температуры. $Q_P>0$, если она выделяется.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Объяснение эффекта Пельтье в классической теории

Классическая электронная теория проводимости трактовала явление Пельтье так: электроны, которые переносятся током из одного металла в другой, ускоряются или замедляются под воздействием внутренней контактной разности потенциалов между металлами. В одном случае кинетическая энергия электронов растет, а затем выделяется как теплота. В другом случае, кинетическая энергия уменьшается, и это уменьшение пополняется за счет тепловых колебаний атомов, в результате чего происходит охлаждение.

Следовало бы ожидать, что коэффициент эффекта Пельтье будет равен контактной разности потенциалов, но это не так. В соответствии с классической теорией средняя кинетическая энергия теплового движения электронов в контактирующих металлах считается одинаковой, а это не так. Дело в том, что положения уровней Ферми в разных металлах различно. Классическая теория учитывает только разницу потенциальных энергий по разные стороны границы раздела металлов, при этом считает, что кинетические энергии электронов одинаковы. Однако следует учесть изменение полной энергии электрона его при переносе из одного металла в другой.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Для большинства пар проводников коэффициент Пельтье имеет значение порядка $<10>^<-2>-\ <10>^<-3>В$ (вольт).

Эффект Пельтье для полупроводников

Эффект Пельтье, как в прочем все термоэлектронные явления, особенно сильно проявляется в цепях из электронных и дырочных полупроводников.

Допустим, что имеется контакт дырочного полупроводника и электронного, причем ток идет от дырочного проводника к электронному. В таком случае дырки в дырочном полупроводнике и электроны в электронном полупроводнике станут двигаться навстречу друг другу. Электроны, из свободных зон электронного полупроводника пройдя границу раздела, попадают в заполненную зону дырочного полупроводника и там аннигилируется с дыркой. Как следствие такой рекомбинации высвобождается энергия, которая выделяется в виде тепла в контакте полупроводников.

Рассмотрим случай, когда ток идет от электронного полупроводника к дырочному. В этом случае, электроны в электронном полупроводнике и дырки в дырочном полупроводнике движутся в противоположные стороны. Дырки, перемещающиеся от границы раздела полупроводников, пополняются в результате образования новых пар при переходе электронов из заполненной зоны дырочного полупроводника в свободную зону. На образование подобных пар необходима энергия, которая предоставляется тепловыми колебаниями атомов решетки. Под воздействием электрического поля возникающие электроны и дырки движутся в противоположные стороны. Непрерывное рождение новых пар идет пока ток течет через контакт. В результате этого процесса теплота поглощается.

Явление Пельтье в полупроводниках используют в охлаждающих устройствах.

Тепло Джоуля — Ленца и тепло Пельтье

Надо отметить, что между явлением Пельтье и выделением тепла Джоуля — Ленца есть существенные различия. Количество теплоты, которая выделяется в соответствии с законом Джоуля — Ленца ($Q\sim I^2$) не зависит от направления тока. Теплота, которая выделяется (или поглощается) в результате эффекта Пельтье пропорциональна первой степени силы тока ($Q_P\sim I$) и изменяет знак при смене направления тока. Кроме того, тепло Джоуля — Ленца зависит от сопротивления проводника, теплота Пельтье от него не зависит.

Обычно, теплота Пельтье существенно меньше, чем тепло Джоуля — Ленца. Для того, чтобы выявить эффект именно от явления Пельтье следует как можно сильнее уменьшить тепло Джоуля — Ленца, применяя толстые проводники с минимальным сопротивлением.

Задание: Покажите, что если считать электронный газ в проводнике невырожденным, то коэффициент Пельтье равен контактному скачку потенциала.

Количество электронов (N), которое проходит через единичную площадку, перпендикулярную к направлению тока, за $1 с$ равно:

где $j$ — плотность тока, $q_e\ $— заряд электрона.

Энергия электрона равна сумме его кинетической ($E_k$) и потенциальной энергий ($E_p=-q_e\varphi $). Если через $\left\langle E_k\right\rangle $ обозначить среднюю энергию для N электронов, то поток энергии ($P$) равен:

\[P=-\frac\left(\left\langle E_k\right\rangle -q_e\varphi \right)\left(1.2\right),\]

где $\left\langle E_k\right\rangle \ne \frac<3><2>$ kT— не равно средней кинетической энергии равновесного электронного газа, что объяснимо тем, что в случае вырожденного газа не все электроны могут ускоряться электрическим полем.

Рассмотрим проводники 1 и 2 при одинаковой температуре. К каждой единице поверхности контакта в проводнике 1 подводится в единицу времени энергия $P_1$, а отводится в проводнике 2 энергия равная $P_2$. Значения потенциалов с обеих сторон контактной плоскости равны $<\varphi >_1$ и $<\varphi >_2$. Причем $<\varphi >_1$ $\ne $ $<\varphi >_2$. Кроме того в общем случае, имеем, что:

\[\left\langle E_\right\rangle \ne \left\langle E_\right\rangle \left(1.3\right).\]

Для поддержания температуры контакта без изменений с каждой единицы поверхности в единицу времени нужно отводить (или подводить) энергию, равную $P_1-P_2.\ $Из выражения (1.3) следует, что:

\[P_1-P_2\ne 0\ \left(1.4\right).\]

Это означает, что выделяется (или поглощается) тепло Пельтье ($Q_p$). В том случае, если $S$ — площадь контактирующих поверхностей, то тепло Пельтье равно:

\[Q_p=\left(P_1-P_2\right)St=\frac<1>\left[\left(\left\langle E_\right\rangle -\left\langle E_\right\rangle \right)-q_e\left(<\varphi >_1-\ <\varphi >_2\right)\right]It\left(1.5\right),\]

где $I=jS$ — сила тока. Мы знаем, что теплоту Пельтье выражают как:

Или для нашего случая из выражения (1.7) можно записать:

Сравним выражение (1.7) и формулу (1.5), получим для коэффициента Пельтье выражение:

\[П_<12>=\frac<1>\left[\left(\left\langle E_\right\rangle -\left\langle E_\right\rangle \right)-q_e\left(<\varphi >_1-\ <\varphi >_2\right)\right]\left(1.8\right).\]

Так как нас интересует тепло в контакте, и мы не рассматриваем тепло Джоуля — Ленца в объеме, то в формуле (1.5) следует под $P_1\ и\ P_2$ понимать их значения у самой плоскости контактов. Значит выражение $<\varphi >_1-\ <\varphi >_2=U_$ — контактный скачок потенциала.

Если электронный газ в проводниках является невырожденным, то ускоряются полем все электроны. Распределение импульсов описывается законом Максвелла, и оно зависит только от температуры, тогда $\left\langle E_\right\rangle =\left\langle E_\right\rangle $, следовательно:

В таком случае, коэффициент Пельтье равен контактному скачку потенциала, при этом тепло Пельтье равно работе, которую совершает ток из-за перепада напряжений.

Что и требовалось показать.

Задание: Чему равен коэффициент Пельтье при температуре T=0 K (случай сильно вырожденного электронного газа)?

В состоянии сильного вырождения (T=0 K) все квантовые состояния в зоне проводимости с энергией, которая меньше уровня Ферми полностью заняты электронами. При этом ускоряться полем могут только электроны, которые имею энергии равную энергии Ферми (в первом приближении энергию Ферми примем равной химическому потенциалу $\mu $). Поэтому в формуле для коэффициента Пельтье, которую мы получили в предыдущем примере:

\[П_<12>=\frac<1>\left[\left(\left\langle E_\right\rangle -\left\langle E_\right\rangle \right)-q_e\left(<\varphi >_1-\ <\varphi >_2\right)\right]\left(2.1\right)\]

под $\left\langle E_\right\rangle \ и\ \left\langle E_\right\rangle $ надо понимать максимальные кинетические энергии электронов и принять, что:

\[\left\langle E_\right\rangle =<\mu >_2,\ \left\langle E_\right\rangle <=\mu >_1\left(2.2\right).\]

С другой стороны мы знаем, что:

Подставим выражения (2.3) и (2.2)

в формулу (2.1), получим:

Ответ: При $T$=0 $K$, $П_<12>=0\ В.$

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Начало 19 столетия. Золотой век физики и электротехники. В 1834 году французский часовщик и естествоиспытатель Жан-Шарль Пельтье поместил каплю воды между электродами из висмута и сурьмы, а затем пропустил по цепи электрический ток. К своему изумлению, он увидел, что капля неожиданно замерзла.

О тепловом действии электрического тока на проводники было известно, а вот обратный эффект был сродни магии. Можно понять чувства Пельтье: это явление на стыке двух разных областей физики – термодинамики и электричества вызывает ощущение чуда и сегодня.

Проблема охлаждения тогда не была такой острой, как сегодня. Поэтому к эффекту Пельтье обратились только спустя почти два столетия, когда появились электронные устройства, для работы которых потребовались миниатюрные системы охлаждения. Достоинством охлаждающих элементов Пельтье являются малые габариты, отсутствие движущихся деталей, возможность каскадного соединения для получения больших перепадов температур.

Кроме этого, эффект Пельтье обратим: при перемене полярности тока через модуль, охлаждение сменяется нагреванием, поэтому на нем легко реализуются системы точного поддержания температуры – термостаты. Недостатком элементов (модулей) Пельтье является низкий КПД, что требует подведения больших значений тока для получения заметного перепада температур. Сложность представляет и отвод тепла от пластины, противоположной охлаждаемой плоскости.

Но обо всем по-порядку. Для начала попытаемся рассмотреть физические процессы, ответственные за наблюдаемое явление. Не погружаясь в пучину математических выкладок, постараемся просто на «пальцах» понять природу этого интересного физического явления.

Поскольку речь идет о температурных явлениях, физики, для удобства математического описания, заменяют колебания атомной решетки материала неким газом, состоящим из как бы частиц — фононов.

Температура фононного газа зависит от температуры окружающей среды и свойств металла. Тогда любой металл — это смесь электронного и фононного газов, находящихся в термодинамическом равновесии.При контакте двух разных металлов в отсутствии внешнего поля более “горячий” электронный газ проникает в зону более “холодного”, создавая известную всем контактную разность потенциалов.

При прикладывании разности потенциалов к переходу, т.е. протекании тока через границу двух металлов, электроны забирают энергию у фононов одного металла и передают ее фононному газу другого. При смене полярности передача энергии, а значит, нагрев и охлаждение меняют знак.

В полупроводниках за перенос энергии отвечают электроны и “дырки”, но механизм переноса тепла и появления разности температур сохраняется. Разность температур увеличивается до тех пор, пока не истощатся высокоэнергетичные электроны. Наступает температурное равновесие. Такова современная картина описания эффекта Пельтье.

Из нее понятно, что эффективность работы элемента Пельтье зависит от подбора пары материалов, силы тока и скорости отвода тепла от горячей зоны. Для современных материалов (как правило, это полупроводники) КПД составляет 5-8%.

А теперь о практическом применении эффекта Пельтье. Для его увеличения отдельные термопары (спаи двух различных материалов) собираются в группы, состоящие из десятков и сотен элементов. Основное назначение таких модулей – это охлаждение небольших объектов или микросхем.

Термоэлектрический охлаждающий модуль

Широкое применение модули на эффекте Пельтье нашли в приборах ночного видения с матрицей инфракрасных приемников. Микросхемы с зарядовой связью (ПЗС), которые сегодня применяют и в цифровых фотоаппаратах, требуют глубокого охлаждения для регистрации изображения в инфракрасной области. Модули Пельтье охлаждают инфракрасные детекторы в телескопах, активные элементы лазеров для стабилизации частоты излучения, кварцевые генераторы в системах точного времени. Но это все применения военного и специального назначения.

С недавних пор модули Пельтье нашли применение и в бытовых изделиях. Преимущественно, в автомобильной технике: кондиционеры, переносные холодильники, охладители воды.

Пример практического использования эффекта Пельтье

Наиболее интересным и перспективным применением модулей является компьютерная техника. Высокопроизводительные микропроцессоры процессоры и чипы видеокарт выделяют большое количество тепла. Для их охлаждения применяют высокоскоростные вентиляторы, которые создают значительные акустические шумы. Применение модулей Пельтье в составе комбинированных систем охлаждения устраняют шум при значительном отборе тепла.

Компактный USB -холодильник с использованием модулей Пельтье

И, наконец, закономерный вопрос: заменят ли модули Пельтье привычные системы охлаждения в компрессионных бытовых холодильниках? На сегодняшний день это невыгодно с точки зрения эффективности (малый КПД) и цены. Стоимость мощных модулей еще достаточно высока.

Но техника и материаловедение не стоят на месте. Исключить возможность появления новых, более дешевых материалов с большим КПД и высоким значением коэффициентом Пельтье нельзя. Уже сегодня появляются сообщения из исследовательских лабораторий об удивительных свойствах наноуглеродных материалов, которые радикально смогут изменить ситуацию с эффективными системами охлаждения.

Появились сообщения о высокой термоэлектрической эффективности кластратов – твердотельных растворов, похожих по строению на гидраты. Когда эти материалы выйдут из исследовательских лабораторий, то совершенно бесшумные холодильники с неограниченным сроком службы заменят наши привычные домашние модели.

P.S. Одн ой из самых интересных особенностей термоэлектрической технологии является то, что она может не только использовать электрическую энергию для получения тепла и холода, но также благодаря ей мож но запустить обратный процесс, и, например, из тепла получить электрическую энергию .

Пример того, как можно получить электроэнергию из тепла с использованием термоэлектрического модуля (термоэлектрического генератора) смотрите на этом видео:

А что Вы думаете по этому поводу? Жду Ваших комментариев!

Яндекс.Директ Все объявления

Заработай в Интернет. Раскрыт секрет заработка миллиардеров. Заработать может каждый уже сейчас! my‑binary‑code.info

Зарплата 111 786 руб. в мес. Свободный график, суббота и воскресенье не рабочие! 18+ blogfx.net 18+ Английский за полгода! Секретный метод обучения сотрудников разведки. Изучайте прямо из дома! spyenglish.ru

Не пропустите свежие статьи этого сайта!
Подпишитесь на почтовую рассылку: Удобная подписка по E-mail.

Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!

Добавить комментарий