Studiul efectului termoelectric

Studiul efectului termoelectric

A.Consideratii teoretice

Efectul termoelectric, a fost descoperit in anul 1823 de Seebeck, si consta in aparitia unei tensiuni electromotoare intr-un sistem format din doua metale diferite, puse in contact, cand contactele au temperaturi diferite.

Considerand astfel un ansamblu inchis, din doua asemenea materiale, se constata ca atat timp cat cat temperaturile de la cele contacte sunt egale (T_A = T_B) circuitul nu este traversat    la nici un curent, fapt pus in evidentade acul magnetic NS care ramane nemiscat. (Fig. 13).

Fig. 13. Dispozitiv termoelectric

Daca temperaturile celor doua contacte sunt diferite (T_A T_B) in sistem ia nastere o tensiune termoelectromotoare, respectiv un curent termoelectric, care genereaza magnetic ce determina devierea acului magnetic NS.

Efectul termoelectric se explica prin aparitia unei diferente de potential de contact, datorita tendintei de egalare a potentialelor chimice m si m a celor doua metale.

Valoarea tensiunii electromotoare E este:

E = a(T_A - T_B), iar a este dat de expresia: a

K-constanta lui Boltzmann;

e-sarcina electronului;

T-temperatura;

n₁, n₂,-concentratiile electronilor liberi in cele doua metale.

Efectul Seebeck sta la baza constructiei termocuplurilor dispozitive formate dintr-un ansamblu de doi conductori montati ca si in figura 14. Valoarea tensiunii termoelectromotoare si a curentului respectiv depinde de natura materialelor care formeaza termocuplul si de diferenta de temperatura dintre cele doua contacte.

Metodica experimetala

Dispozitivul experimental

Instalatia, schitata in fig.15, consta din doua suduri una (A) introdusa intr-un vas cu apa, alta (B) mentinuta in amestec gheata cu apa (T_B=0⁰C). Temperatura apei T_A se masoara cu un termometru. Apa poate fi incalzita cu ajutorul unui resou. In timpul incalzirii apei, diferenta dintre temperaturile celor 2 suduri variaza, astfel ca in circuit apare o tensiune electromotoare variabila deci si un curent electric variabil.

Mod de lucru:

In prima parte a lucrarii se etaloneaza termocuplul adica se reprezinta graficul de variatie a tensiunii (I) in functie de diferenta de temperatura a celor doua suduri (T_A - T_B). Pentru aceasta se efectueaza urmatoarele:

Se pune gheata in vasul Dewar si se introduce in vas sudura B.

Sudura A se introduce in vasul cu apa rece de pe resou.

Se citeste temperatura initiala a apei si tensiunea corespunzatoare.

Se conecteaza resoul la retea: se noteaza temperaturile apei, din 5⁰ in 5⁰ pana la fierbere si tensiunile corespunzatoare acestor temperaturi.

Tabel de date

Prelucrarea datelor experimentale.

Determinarea marimilor fizice si trasarea graficelor.

Se reprezinta grafic variatia (U=U_(TA); T_B=0

Se calculeaza j din grafic.

tgj=