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Effet Seebeck

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L'effet Seebeck est un effet thermoélectrique.

Lors de la connexion de deux métaux différents pour former un circuit conducteur, un courant circule lorsque l'un des points de connexion est chauffé. La tension provoquant le passage du courant est appelée tension thermique. Plus la différence de température entre les deux points de connexion est importante, plus la tension thermique est élevée.

Une paire de métaux qui fournissent un courant électrique lorsqu'un joint est chauffé s'appelle un thermocouple.

Fig. 1
Thermocouple en cuivre et antimoine

Effet Seebeck - Chimie et physique

Une collection de 99 brevets originaux. Environ 1200 pages à l'impression.

Pour votre commodité, toutes les spécifications des brevets sont dans une base de données avec un véritable index des brevets (c). Vous pouvez rechercher dans tous les titres sans avoir à ouvrir des fichiers PDF individuels, comme c'est le cas avec d'autres collections. Vous obtenez ici plus que de simples informations sur les brevets. Vous pouvez également faire défiler rapidement TOUTES les pages si vous cherchez quelque chose. Vous ne devriez pas vous sentir satisfait de moins. Nous donnons une mise à jour-garentee. Si une collection est mise à jour dans les 6 mois suivant votre achat, vous la recevrez gratuitement sur simple demande !

Demandes de brevet pour l'effet Seebeck

Après Thomas Johann Seebeck (1770 à 1831) physicien d'Estonie.

Effet Seebeck : Création d'une tension électrique en cas de différences de température dans un conducteur électrique dues à des courants de diffusion thermique.

Cette collection montre de nombreuses utilisations et optimisations de cet effet.

Une collection réservée aux spécialistes.

Les brevets de cette collection sont en allemand et en anglais.

Seuls quelques exemples des procédés et techniques illustrés et décrits très détaillés sont illustrés dans les figures ci-dessous. Un fascicule de brevet doit être décrit de manière si détaillée qu'une personne techniquement qualifiée puisse le comprendre et également le recréer. Les cahiers des charges des brevets sont toujours la première publication des innovations, souvent bien avant que ces articles ne soient disponibles dans le commerce. De plus, cette collection de brevets est un réservoir insondable d'idées innovantes pour votre propre application (bien entendu, ces produits ne peuvent être reproduits que sous une forme inchangée) à des fins privées et non commerciales. Les processus de pensée des inventeurs décrits en détail entraînent votre propre esprit pour ce qui pourrait être votre prochaine « invention ». Profitez de ces connaissances.

Normalement, seules les entreprises peuvent se permettre d'effectuer des recherches de brevets approfondies, comme celle proposée ici. La compilation de telles collections dans un format facilement archivable prend du temps et nécessite des programmes de base de données payants. Certaines entreprises américaines facturent jusqu'à 3,50 € par brevet pour la recherche ! Notre maison d'édition vous propose ces services à un prix imbattable. S'il vous manque un sujet qui vous intéresse, demandez-nous et nous vous ferons une offre à laquelle vous ne pouvez pas dire "Non" (mais uniquement à des fins privées et non commerciales, pour les demandes d'entreprise, il existe d'autres conditions (Demandes bienvenues)) .

Les brevets de cette collection sont en allemand.

* (sur la base d'une moyenne de 3,50 € par brevet, le prix des agences)

Les sources des images ci-dessus peuvent être trouvées ci-dessous ou à côté des images.


Effet Peltier

Au Effet Peltier l'inverse est le cas par rapport à l'effet Seebeck - un flux de courant externe provoque une modification du transport de chaleur.
Cependant, alors que l'effet Seebeck décrit la création d'une tension, l'effet Peltier se produit exclusivement par le passage d'un courant externe.
Les deux effets se produisent toujours dans un thermocouple traversé par un courant, mais l'effet Peltier est difficile à détecter avec des thermocouples métalliques.
Jean Peltier fit la découverte en 1834, donc treize ans seulement après la découverte de l'effet Seebeck.

L'effet Peltier se produit lorsque deux conducteurs avec des capacités thermiques électroniques différentes sont mis en contact et qu'un courant électrique appliqué de l'extérieur fait passer des électrons d'un conducteur à l'autre.
Deux cas peuvent se présenter :

1. Si un courant circule du matériau contenant les électrons de plus haute énergie dans le conducteur contenant les électrons de plus faible énergie, les électrons de plus haute énergie cèdent leur énergie aux électrons de plus faible énergie par le biais de collisions, qui elles-mêmes augmentent en énergie en conséquence . Cette augmentation d'énergie équivaut à une augmentation de la température.

2. Si des électrons de plus faible énergie affluent dans le conducteur avec les électrons de plus haute énergie, les électrons de plus haute énergie donnent à leur tour leur énergie aux électrons de plus basse énergie par le biais de collisions. En conséquence, les électrons de plus haute énergie perdent généralement de l'énergie, ce qui signifie une réduction de la température.

Avec des matériaux adaptés, il est possible dans les éléments Peltier de générer des écarts de température avec du courant électrique, par exemple pour le refroidissement, ou, au contraire, de générer du courant électrique à partir des écarts de température.

L'application technique pour le refroidissement est limitée par la conduction thermique phononique, elle provoque un flux de chaleur opposé, en particulier avec de grandes différences de température, qui à partir d'environ 70 K annule le flux de chaleur provoqué par le flux de courant.
Pour la même raison, les générateurs thermoélectriques n'ont qu'un rendement de 3…8%.


Thermogénérateur à semi-conducteur - Effet Seebeck

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Théorie de l'effet Peltier

L'effet Peltier, avec les effets Seebeck et Thomson, est l'un des trois effets thermoélectriques. Si les deux extrémités d'un métal (ou d'un semi-conducteur) sont mises en contact avec un autre métal et qu'un courant électrique continu le traverse, un point de contact s'échauffe tandis que l'autre se refroidit. Si le sens du courant est inversé, les points chauds et froids sont également intervertis.

Jean Charles Athanase Peltier (1785-1845) a publié un article dans les "Annales de physique et chimie" en 1834 sur les anomalies de température qu'il a observées aux points de contact de deux conducteurs électriques. Il a attribué à tort l'effet à une erreur dans la loi de Joul.

Peu de temps après Peltier, Becquerel et Lenz (1838) confirmèrent ses expériences. Mais ce n'est que vers 1860 que Thomson a mis en place la théorie thermodynamique pour expliquer les trois effets thermoélectriques, qui est toujours valable aujourd'hui.

L'effet Peltier a été découvert il y a plus d'un siècle. Cependant, à côté de toutes les réalisations techniques de la fin du siècle dernier, il a mené une existence obscure. Ce n'est qu'avec la découverte des semi-conducteurs qu'a eu lieu une brève renaissance. Une grande partie des travaux de recherche dans le domaine des semi-conducteurs n'a pas été abordée avec l'objectif de circuits électroniques plus rapides à l'esprit, mais avec un effort pour construire des systèmes de refroidissement aussi efficaces que possible. Malgré quelques succès, cela n'a pas aidé le refroidissement thermoélectrique à réaliser une percée, car ce n'est qu'aujourd'hui que la physique théorique donne aux ingénieurs les moyens de prédire mathématiquement l'effet Peltier, au moins en partie.

Contrairement aux isolants, les conducteurs électriques ont des électrons libres qui conduisent l'électricité. Ces électrons sont dans la bande dite supérieure (voir annexe). Tout l'effet a lieu dans cette bande. Cette bande de conduction est représentée dans la suite comme un "puits de potentiel". Plus les électrons sont hauts dans le puits de potentiel, plus leur énergie est élevée et moins ils sont densément disposés. La hauteur et l'étendue des pots potentiels dépendent du matériau.

Si deux conducteurs électriques différents sont ainsi mis en contact, leurs & quot; F & uumlllh & oumlhen & quot; se compensent. Vous pouvez considérer cela comme l'ouverture d'écluses d'eau. Les électrons franchissent le pas car ils peuvent adopter un état énergétiquement plus favorable dans l'autre matériau. Les électrons qui tombent du potentiel le plus élevé dans le potentiel inférieur dégagent leur énergie potentielle sous forme de chaleur. Ces électrons créent un champ électrique.

Lorsque les deux conducteurs forment un cercle fermé, deux champs électriques opposés de force égale sont créés. Comme ils s'annulent, aucune électricité ne circule.

Que se passe-t-il maintenant lorsque l'un des points de contact est réchauffé ?

Lorsqu'un métal est chauffé, la répartition des électrons dans le puits de potentiel change. Ils sont mieux répartis grâce à l'énergie thermique. Les électrons se déplacent du puits de potentiel le plus bas vers le puits le plus élevé et absorbent de l'énergie thermique au cours du processus. Le champ électrique à ce point de contact devient plus petit.

Les deux champs électriques ne s'annulent plus : un courant thermique circule. Cet effet est ce que l'on appelle l'effet Seebeck. L'électricité générée contrecarre sa cause : elle absorbe la chaleur du côté chaud et la restitue au point de contact froid.

Ce comportement est désormais utilisé avec l'effet Peltier. On ne laisse pas une différence de température générer un courant, mais on utilise un courant " propre " pour établir un gradient de température.

Rien ne changera pour les points de contact. Un courant les traverse toujours et ils absorbent toujours de la chaleur ou la rejettent dans l'environnement, même s'il n'y a pas de gradient de température. Les électrons, qui sont poussés du puits de potentiel inférieur vers le puits de potentiel supérieur par la source de tension, absorbent leur énergie potentielle sous forme d'énergie thermique. Ceux qui passent du potentiel le plus élevé au potentiel inférieur dégagent leur énergie potentielle sous forme de chaleur.

La quantité de chaleur transportée dépend du nombre d'électrons traversant le point de contact. Chaque électron peut absorber une certaine quantité de chaleur puis la restituer. La quantité de chaleur est donc proportionnelle au courant circulant.

Il existe maintenant des phénomènes qui contrecarrent l'effet Peltier. D'un côté, il y a la chaleur de Joule. Si un courant circule dans un conducteur doté d'une résistance électrique, de la chaleur est générée (W = R * I 2). Cette chaleur naît à parts égales du côté froid comme du côté chaud. Il n'est bien sûr pas souhaitable si vous souhaitez utiliser l'effet Peltier à des fins de refroidissement.

D'autre part, c'est la conduction thermique. Chaque matériau conduit bien ou moins bien la chaleur. Si vous voulez établir une différence de température entre deux points, ce flux de chaleur est un obstacle.

Alors, à quoi devez-vous faire attention lorsque vous recherchez des matériaux adaptés si vous souhaitez une différence de température la plus élevée possible ?

Lors de la recherche de matériaux appropriés, on s'efforce de trouver des matériaux ayant une bonne conductivité électrique, une mauvaise conductivité thermique et des sangles de câbles avec des potentiels électriques aussi différents que possible. (Au grand dam des chercheurs, la plupart des bons conducteurs électriques sont aussi de bons conducteurs thermiques, et vice versa.)

Si un courant électrique continu traverse un conducteur électrique présentant un gradient de température, le courant absorbe ou dégage de la chaleur, selon la direction. L'effet Thomson peut être considéré comme un effet Peltier continu. Du côté le plus chaud, le mouvement de chaleur force les électrons à choisir leur chemin vers le haut. Ils ont un potentiel électrique élevé, qu'ils dégagent en se dirigeant vers le côté froid. Dans l'autre sens, ils absorbent la même énergie.

Attention : Ceci n'est qu'un modèle, malheureusement l'effet Thomson ne peut pas être décrit de manière exhaustive de cette manière. Avec certains matériaux, il est tout à fait vrai que l'effet prend exactement la direction opposée à celle décrite ci-dessus. Dans certaines parties, cela s'applique également aux effets Seebeck et Peltier.

Copyright & copie 1997, 1998 par Stefan Amb & uumlhl, Arthur van Dorp et Christoph R & uumlegg. Tous les droits sont réservés.


Thomas Seebeck est né le 9 avril 1770 dans l'actuelle Tallinn dans une riche famille de marchands. Son père était d'origine allemande et a donc promu la formation médicale de son fils aux universités de Berlin et de Göttingen. En 1802, il obtint son diplôme de docteur et exerça à Göttingen. Cependant, il a décidé de passer à la recherche physique, il est donc mieux connu comme physicien que comme médecin. Il est allé à Iéna, Bayreuth et Nuremberg en tant qu'universitaire privé et a fait des études scientifiques.

Seebeck vécut à Bayreuth de 1795 à 1802 et de 1810 à 1812. Ici, il a épousé Juliane Amalie Ulrike en 1795, une fille du conseiller de chambre de la cour royale prussienne Moritz Boyé. Six des huit enfants de Seebeck sont également nés à Bayreuth. & # 911 & # 93 Son fils August est devenu physicien.

Il rencontre Johann Wolfgang von Goethe, avec qui il travaille sur la théorie des couleurs et de la lumière colorée.

Il a étudié l'effet thermique de différentes couleurs dans le spectre solaire. En 1808, il fut le premier à produire des amalgames de potassium et en 1810, il remarqua la sensibilité aux couleurs de l'oxyde d'argent (I) humide (précurseur de la photographie couleur). La même année, il observe le magnétisme du nickel et du cobalt. En 1818, il découvre l'activité optique (rotation du plan de polarisation) des solutions de sucre. Puis il est retourné à l'Université de Berlin et s'est occupé de la magnétisation électrique du fer et de l'acier. En 1809, il fut accepté comme membre correspondant de l'Académie bavaroise des sciences. En 1818, il est élu membre de la Leopoldina. En 1821, il découvre l'effet thermoélectrique (effet Seebeck).

Seebeck a mis en place une série de tensions thermoélectriques en 1823 et a publié ses travaux thermomagnétiques dans « Polarisation magnétique des métaux et des minerais par différence de température. Traités de l'Académie prussienne des sciences ». Il a travaillé pendant 13 ans à l'Académie des sciences de Berlin.


Thermomètre

UNE thermomètre est un appareil pour mesurer la température d'un corps ou d'un système.

Fondamentalement, vous pouvez soit maintenir le thermomètre en contact direct avec l'objet de mesure jusqu'à ce qu'il ait repris sa température par conduction thermique (Thermomètre tactile), déterminer l'énergie du rayonnement thermique émanant de l'objet (Thermomètre à rayonnement) ou profiter des effets thermoélectriques.

Au Thermomètre à liquide la dilatation thermique d'un liquide est mesurée dans un récipient en verre cylindrique vertical. La température est lue à partir de la hauteur de montée à l'aide d'une échelle calibrée (Fig.). Les liquides appropriés comprennent : Mercure (plage de mesure -35 à +600°C), alcool coloré (-100 à +70°C) ou pentane (jusqu'à -200°C). Cela aussi Thermomètre à gaz est basé sur la dilatation thermique, dans ce cas un gaz. Les thermomètres à gaz sont très précis, mais encombrants et donc particulièrement adaptés à l'étalonnage d'autres T.

Au Thermomètre bimétallique (également un thermomètre à contact) l'expansion d'un solide, à savoir un bilame, est utilisée. Cela se plie en raison de divers degrés de contraintes internes lorsqu'il y a un changement de température avec un pointeur et une échelle calibrée, la température peut à son tour être lue à partir de celle-ci (Fig.).

Les thermomètres à rayonnement comprennent z. B. que Bolomètre , qui en principe convient à tout type de rayonnement électromagnétique, et que pyromètre , qui détermine la longueur d'onde du rayonnement thermique en comparant les couleurs et à partir de là la température de la source de rayonnement (lois de rayonnement). La plupart des T. sont cependant des thermomètres à contact.

Ce sont parmi les thermomètres électriques Thermocoupleque le Effet Seebeck exploits, et que Thermomètre à résistance, qui est basé sur la dépendance à la température de la résistance électrique. Thermomètre magnétique. sont dans le Physique des basses températures d'une grande importance. Ils sont basés sur la dépendance à la température de la susceptibilité magnétique. D'un point de vue physique, une telle mesure de température est étroitement liée à la génération de températures extrêmement basses démagnétisation adiabatique ensemble.


Vidéo: Exposing a FAKE Thermoelectric Generator and building a REAL one! (Juin 2022).


Commentaires:

  1. Arakus

    la brillance

  2. Oluwatosin

    Pas unyvay ! Amusement!

  3. Devlin

    Pour moi c'est un sujet très intéressant. Donnez avec vous nous communiquerons en MP.

  4. Manos

    En effet, et comme je ne l'ai jamais deviné



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