Nhiệt điện là gì?
Nhiệt điện là quá trình tạo ra suất điện động nhiệt trong một mạch kín. Khi đó sẽ có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu của vật thể bằng kim loại hoặc hợp kim. Nói một cách đơn giản, đó là hiện tượng dòng điện chạy trong mạch kín khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật dẫn.
Theo thuyết điện tử về sự dẫn điện của kim loại, nếu một dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh thì sự chuyển động nhiệt của các êlectron sẽ làm cho một phần êlectron tự do ở đầu nóng dồn về đầu nguội. Đầu nóng tích điện dương và đầu lạnh tích điện âm.
Nhiệt điện là gì?
Hiệu ứng nhiệt điện là gì?
Hiệu ứng nhiệt điện còn được gọi là hiệu ứng Peltier-Sebeck. Đây là sự biến đổi trực tiếp nhiệt năng thành điện năng và ngược lại, biến đổi nhiệt năng thành điện năng thông qua mối nối giữa hai dây dẫn điện. Hay có thể hiểu đơn giản là nếu có sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 đầu mối nối thì sẽ sinh ra hiệu điện thế và ngược lại. Nếu có sự khác biệt về điện giữa hai bên, nhiệt sẽ được tạo ra giữa chúng.
Hiệu ứng này lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1834 bởi nhà vật lý người Pháp tên là Jean-Charles Athanas Peltier. Ông nối dây bitmut với dây đồng và nguồn điện để tạo thành một mạch kín. Sau đó, các nhà vật lý nhận thấy rằng có sự khác biệt và nhiệt độ giữa hai bên, tăng ở bên này và giảm ở bên kia.
Nếu chúng ta đặt mặt lạnh vào hộp kín, nó sẽ trở thành ngăn đá. Ưu điểm lớn nhất của tác dụng này là không cần sử dụng đến máy nén khí, van tiết lưu… giúp thiết bị lạnh chạy ổn định nhưng hiệu suất làm lạnh không cao.
Thí nghiệm về hiện tượng nhiệt điện
Các thí nghiệm để hiểu rõ hơn về hiện tượng nhiệt điện!
Đầu tiên, chúng ta lắp động cơ cánh quạt chạy bằng điện một chiều với hai thanh kim loại. Hai thanh kim loại sau đó được nhúng vào hai cốc khác nhau, một cốc chứa không khí và một cốc chứa nước. Nhìn vào thí nghiệm ta không thấy có sự thay đổi nào (cánh quạt không quay). Điều này cho thấy rằng không có dòng điện nào được tạo ra bên trong mạch.
Tiếp theo, chúng ta tiến hành đổ nước ấm hơn hoặc mát hơn nước trong cốc nước ban đầu vào cốc khí. Chờ một chút và chúng ta sẽ thấy các cánh quạt bắt đầu quay. Điều này chỉ ra rằng dòng điện đã xảy ra trong mạch.
Sau đó ta tiếp tục tăng độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai cốc nước và tiếp tục quan sát. Lúc này, chúng ta dễ dàng nhận thấy nhiệt độ tổng của 2 thanh, chênh lệch càng lớn thì cánh quạt quay càng nhanh. Kết quả cho thấy khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai thành kim loại sẽ ảnh hưởng đến cường độ dòng điện sinh ra trong mạch.
Vậy hiện tượng sinh ra dòng điện trong thí nghiệm trên là hiện tượng nhiệt điện, là dòng điện do suất điện động nhiệt điện sinh ra.
Thí nghiệm hiện tượng nhiệt điện
Giải thích các hiện tượng vật lí xảy ra trong thí nghiệm
Nếu có sự chênh lệch nhiệt độ thì sẽ có dòng điện chạy trong mạch kín.
Khi có sự chênh lệch nhiệt độ trong nhiệt độ của dây dẫn, mật độ hạt tải điện ở nhiệt độ cao hơn sẽ lớn hơn ở nhiệt độ thấp hơn. Do đó dòng các hạt tải điện sẽ chuyển dịch từ nơi có nhiệt độ cao hơn sang nơi có nhiệt độ thấp hơn. Ngoài việc tạo ra hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn.
Vì vậy, nếu chúng ta tiếp tục đóng mạch điện, nó sẽ phát triển một emf nhiệt động lực học và tạo ra dòng điện giúp cánh quạt quay.
Giải thích các hiện tượng vật lí xảy ra trong thí nghiệm
Trên đây là những thông tin về hiện tượng nhiệt điện. Hy vọng bài viết này có thể mang đến cho bạn những kiến thức bổ ích. Đối với bất kỳ câu hỏi hoặc nhận xét nào, vui lòng liên hệ với nhóm để được hỗ trợ.
