Hiện tượng nhiệt điện là gì? Cặp nhiệt điện là gì? Đây là một trong những mảng kiến thức quan trọng của vật lý cũng như trong lĩnh vực điện. Song, ít ai nắm vững được những kiến thức về chúng. Chính vì vậy, trong bài viết này chúng tôi sẽ giúp các bạn tìm hiểu khám phá và nắm vững các kiến thức liên quan đến hiện tượng và hiệu ứng nhiệt điện.
1. Hiện tượng nhiệt điện là gì? Hiệu ứng nhiệt điện là gì?
Hiệu ứng nhiệt điện hay còn được gọi là hiệu ứng Peltier-Seebeck. Hiệu ứng này là sự chuyển đổi nhiệt năng một cách trực tiếp sang điện năng và ngược lại biến nhiệt năng thành điện năng trên một kết nối giữa hai vật dẫn điện. Hiểu một cách đơn giản là giữa hai bên kết nối sẽ sản sinh ra một hiệu điện thế nếu có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai bên và ngược lại nếu giữa hai bên có sự chênh lệch về điện năng sẽ sản sinh ra nhiệt năng ở giữa chúng.
Bạn đang xem : Hiện tượng nhiệt điện là gì
Sơ đồ hiệu ứng nhiệt điện giữa hai thanh kim loại
Hiệu ứng nhiệt điện được phát hiện lần tiên phong vào năm 1834 bởi nhà vật lý người Pháp – Jean Charles Athanase Peltier. Nhà vật lý Peltier đã triển khai nối một dây bismuth với một dây đồng và một nguồn điện tạo ra một mạch kín. Ông nhận thấy sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt, một mặt lạnh đi còn một mặt thì nóng lên .Nếu tất cả chúng ta thực thi để mặt lạnh này vào bên trong một chiếc hộp kín, chiếc hộp đó sẽ biến thành một chiếc tủ lạnh. Hiệu ứng này có ưu điểm lớn nhất đó chính là giúp những thiết bị làm lạnh không thay đổi mà không cần sử dụng máy nén gas, van tiết lưu … Song công suất làm lạnh của nó không được cao .
2. Hiện tượng nhiệt điện là gì?
Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng sản sinh ra suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín khi giữa hai đầu vật sắt kẽm kim loại hoặc kim loại tổng hợp có sự chênh lệch về nhiệt độ. Hiểu một cách đơn thuần hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng một dòng điện được sinh ra trong mạch kín, khi có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai đầu dây dẫn .Để giúp những bạn hoàn toàn có thể hiểu rõ hơn về hiện tượng nhiệt phần tiếp theo của bài viết, chúng tôi sẽ san sẻ với những bạn một thí nghiệm vật lý về hiện tượng nhiệt điện .
Thí nghiệm về hiện tượng nhiệt điện:
Thực hiện lắp một mô tơ cánh quạt chạy bằng điện 1 chiều với hai thanh sắt kẽm kim loại. Sau đó triển khai nhúng 2 thanh sắt kẽm kim loại đó vào hai cốc khác nhau, một cốc chứa không khí, một cốc chứa nước. Quan sát thí nghiệm tất cả chúng ta không thấy sự đổi khác nào [ cánh quạt không quay ], điều này chứng tỏ không có dòng điện nào được sản sinh ra bên trong mạch điện .
Lý giải hiện tượng vật lý xảy ra trong thí nghiệm:
3. Cặp nhiệt điện là gì?
Cặp nhiệt điện trong tiếng Anh được ghép bởi “ thermo ” có nghĩa là “ nhiệt ” và “ couple ” biểu lộ cho hai mối nối. Như vậy chúng hoàn toàn có thể hiểu cặp nhiệt điện chính là mối nối của hai nguồn nhiệt .
Xem thêm: ” Giảng Viên Tiếng Anh Là Gì ? Giảng Viên Tiếng Anh Là Gì
Xem thêm: Pamphlet là gì? Ấn phẩm được sử dụng nhiều trong ngành quảng cáo
4. Ứng dụng cặp nhiệt điện
Cặp nhiệt điện được ứng dụng trong sản xuất nhiệt kế điện hoặc cảm ứng dùng để đo nhiệt độ : Sở dĩ cặp nhiệt điện hoàn toàn có thể ứng dụng trong sản xuất nhiệt kế điện, cảm ứng để đo nhiệt độ là nhờ vào nguyên tắc hoạt động giải trí của nó. Cụ thể như sau :Suất điện động được sinh ra từ cặp nhiệt điện tỉ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ [ được xác lập trong bảng thực nghiệm ]. Trong quy trình đo, tất cả chúng ta thực thi cho một đầu cặp nhiệt điện vào vùng cần đo nhiệt độ, lúc này suất điện động nhiệt điện sẽ được hình thành bên trong cặp nhiệt điện. Từ mức độ suất điện động nhiệt điện được hình thành tất cả chúng ta tính được ra nhiệt độ đang muốn đo .Như vậy tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy ứng dụng của của cặp nhiệt điện là dùng để đo nhiệt độ. Song, nhiệt kế điện chuyên được dùng để đo nhiệt độ tại những nơi có nhiệt độ cao như : Lò nung, lò hơi, lò luyện thép …
– Ứng dụng cặp kế nhiệt điện đo nhiệt độ trong lò nung:
Các lò nung luôn có thiên nhiên và môi trường nhiệt độ trong khoảng chừng từ 1300 độ C đến 1600 độ C. Chính thế cho nên, khi thực thi đo tất cả chúng ta cần phải dùng đến cặp nhiệt điện. Thông thường cặp nhiệt điện loại S [ hay còn được gọi là can nhiệt sứ hoặc can sứ ] sẽ được lựa chọn để đo .– Ứng dụng cặp nhiệt điện đo nhiệt độ trong lò hơi :
5. Hiện tượng siêu dẫn là gì?
Hiện tượng siêu dẫn là một hiện tượng vật lý được dùng để chỉ hiện tượng xảy ra so với 1 số ít vật tư [ sắt kẽm kim loại hoặc kim loại tổng hợp ] ở từ trường đủ nhỏ và nhiệt độ đủ thấp để điện trở bất thần giảm về 0 .Những ưu điểm của vật tư siêu dẫn :Điện trở của vật liệu siêu dẫn nhỏ [≈0], do đó dòng điện sinh ra trong vật dẫn sẽ được duy trì trong một thời gian dàiVật liệu siêu dẫn có thể tạo nên từ trường rất mạnh.
Nhiệt độ giới hạn [Tc] của một số vật liệu
Điện trở của vật tư siêu dẫn nhỏ [ ≈ 0 ], do đó dòng điện sinh ra trong vật dẫn sẽ được duy trì trong một thời hạn dàiVật liệu siêu dẫn hoàn toàn có thể tạo nên từ trường rất mạnh .
Các bạn có thể theo dõi bảng giới hạn nhiệt độ của một số vật liệu để tạo ra hiện tượng siêu dẫn sau đây:
Xem thêm: PAGES là gì? -định nghĩa PAGES
STTTên vật liệuNhiệt độ giới hạn Tc [K]1Thủy ngân4,152Kẽm0,853Nhôm1,194Chì7,195Nb3Sn186Nb3Al18,77HgBa2Ca2Cu3O8134
6. Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
Hiện tượng siêu dẫn được ứng dụng để :Truyền tải điện năngTạo ra máy gia tốc mạnhMáy đo điện trường chính xácMáy quét MRI dùng trong y họcTruyền tải điện năngTạo ra máy gia tốc mạnhMáy đo điện trường chính xácMáy quét MRI dùng trong y học
Bài viết là toàn bộ những chia sẻ của chúng tôi về hiện tượng nhiệt điện là gì cũng như hiệu ứng nhiệt điện. Ngoài ra, trong bài viết chúng tôi cũng đề cập tới hiện tượng siêu dẫn và cặp nhiệt điện. Hy vọng những kiến thức chúng tôi chia sẻ trên đây đã giúp các bạn nắm rõ được chủ đề về hiện tượng nhiệt điện.
Hiện tượng nhiệt điện là gì? Cặp nhiệt điện là gì? Đây là một trong những mảng kiến thức quan trọng của vật lý cũng như trong lĩnh vực điện. Song, ít ai nắm vững được những kiến thức về chúng. Chính vì vậy, trong bài viết này chúng tôi sẽ giúp các bạn tìm hiểu khám phá và nắm vững các kiến thức liên quan đến hiện tượng và hiệu ứng nhiệt điện.
1. Hiện tượng nhiệt điện là gì? Hiệu ứng nhiệt điện là gì?
Hiệu ứng nhiệt điện hay còn được gọi là hiệu ứng Peltier-Seebeck. Hiệu ứng này là sự chuyển đổi nhiệt năng một cách trực tiếp sang điện năng và ngược lại biến nhiệt năng thành điện năng trên một kết nối giữa hai vật dẫn điện. Hiểu một cách đơn giản là giữa hai bên kết nối sẽ sản sinh ra một hiệu điện thế nếu có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai bên và ngược lại nếu giữa hai bên có sự chênh lệch về điện năng sẽ sản sinh ra nhiệt năng ở giữa chúng.
Bạn đang xem: Hiện tượng nhiệt điện là gì
Hiệu ứng nhiệt điện được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1834 bởi nhà vật lý người Pháp – Jean Charles Athanase Peltier. Nhà vật lý Peltier đã thực hiện nối một dây bismuth với một dây đồng và một nguồn điện tạo ra một mạch kín. Ông nhận thấy sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt, một mặt lạnh đi còn một mặt thì nóng lên.
Nếu chúng ta tiến hành để mặt lạnh này vào bên trong một chiếc hộp kín, chiếc hộp đó sẽ biến thành một chiếc tủ lạnh. Hiệu ứng này có ưu điểm lớn nhất đó chính là giúp các thiết bị làm lạnh ổn định mà không cần sử dụng máy nén gas, van tiết lưu… Song công suất làm lạnh của nó không được cao.
2. Hiện tượng nhiệt điện là gì?
Hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng sản sinh ra suất điện động nhiệt điện trong một mạch điện kín khi giữa hai đầu vật kim loại hoặc hợp kim có sự chênh lệch về nhiệt độ. Hiểu một cách đơn giản hiện tượng nhiệt điện là hiện tượng một dòng điện được sinh ra trong mạch kín, khi có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai đầu dây dẫn.
Để giúp các bạn có thể hiểu rõ hơn về hiện tượng nhiệt phần tiếp theo của bài viết, chúng tôi sẽ chia sẻ với các bạn một thí nghiệm vật lý về hiện tượng nhiệt điện.
Thí nghiệm về hiện tượng nhiệt điện:
Thực hiện lắp một mô tơ cánh quạt chạy bằng điện 1 chiều với hai thanh kim loại. Sau đó tiến hành nhúng 2 thanh kim loại đó vào hai cốc khác nhau, một cốc chứa không khí, một cốc chứa nước. Quan sát thí nghiệm chúng ta không thấy sự thay đổi nào [cánh quạt không quay], điều này chứng tỏ không có dòng điện nào được sản sinh ra bên trong mạch điện.
Bước tiếp theo các bạn tiến hành đổ nước có nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn nước ở cốc đựng nước ban đầu vào trong cốc chứa không khí. Chúng ta đợi một lúc, sẽ thấy cánh quạt bắt đầu quay. Điều này chứng tỏ bên trong mạch lúc này đã xuất hiện dòng điện.
Sau đó chúng ta tiến hành làm tăng sự chênh lệch nhiệt độ của hai cốc nước và tiếp tục quan sát. Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy nhiệt độ của hai thanh kim loại có sự chênh lệch càng lớn thì cánh quạt quay càng nhanh. Điều này chứng tỏ rằng độ mạnh của dòng điện sinh ra trong mạch phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ của hai thanh kim loại.
Hiện tượng sinh ra dòng điện trong thí nghiệm trên chính là hiện tượng nhiệt điện và dòng điện được sản sinh suất điện động nhiệt điện.
Lý giải hiện tượng vật lý xảy ra trong thí nghiệm:
Khi nhiệt độ của vật dẫn có sự chênh lệch về nhiệt độ, mật độ các hạt tải điện tại nơi có nhiệt độ cao hơn sẽ lớn hơn so với mật độ hạt tải điện tại nơi có nhiệt độ thấp. Do đó có sự dịch chuyển thành dòng của các hạt tải điện từ nơi có nhiệt độ cao hơn về nơi có nhiệt độ thấp hơn, đồng thời tạo nên sự chênh lệch điện thế giữa hai đầu của vật dẫn. Nếu chúng ta tiến hành nối thành mạch kín sẽ hình thành nên suất điện động nhiệt điện và sinh ra dòng điện giúp cánh quạt có thể quay.
3. Cặp nhiệt điện là gì?
Cặp nhiệt điện trong tiếng Anh được ghép bởi “thermo” có nghĩa là “nhiệt” và “couple” biểu thị cho hai mối nối. Như vậy chúng có thể hiểu cặp nhiệt điện chính là mối nối của hai nguồn nhiệt.
Xem thêm: " Giảng Viên Tiếng Anh Là Gì ? Giảng Viên Tiếng Anh Là Gì
Một cặp nhiệt điện thông thường sẽ bao gồm hai dây kim loại khác nhau. Mỗi một dây kim loại này được chế tạo từ một kim loại hoặc một hợp kim. Hai dây kim loại hoặc hợp kim này được ghép nối lại với nhau với nhau tại một đầu tạo nên điểm đo. Thông thường điểm này sẽ được gọi là điểm nóng, bởi phần lớn kết quả nhiệt độ đo được cao hơn nhiệt độ môi trường. Hai đầu còn lại của hai dây được tiến hành ghép nối tới dụng cụ đo nhằm tạo ra mạch kín cho phép dòng điện chạy qua. Dụng cụ đo này sẽ thực hiện đo mức điện áp được sản sinh tại điểm nối và thực hiện chuyển đổi nó thành giá trị nhiệt độ tương ứng.
4. Ứng dụng cặp nhiệt điện
Cặp nhiệt điện được ứng dụng trong chế tạo nhiệt kế điện hoặc cảm biến dùng để đo nhiệt độ: Sở dĩ cặp nhiệt điện có thể ứng dụng trong chế tạo nhiệt kế điện, cảm biến để đo nhiệt độ là nhờ vào nguyên lý hoạt động của nó. Cụ thể như sau:
Suất điện động được sinh ra từ cặp nhiệt điện tỉ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ [được xác định trong bảng thực nghiệm]. Trong quá trình đo, chúng ta tiến hành cho một đầu cặp nhiệt điện vào vùng cần đo nhiệt độ, lúc này suất điện động nhiệt điện sẽ được hình thành bên trong cặp nhiệt điện. Từ mức độ suất điện động nhiệt điện được hình thành chúng ta tính được ra nhiệt độ đang muốn đo.
Như vậy chúng ta có thể thấy ứng dụng của của cặp nhiệt điện là dùng để đo nhiệt độ. Song, nhiệt kế điện chuyên được dùng để đo nhiệt độ tại những nơi có nhiệt độ cao như: Lò nung, lò hơi, lò luyện thép…
– Ứng dụng cặp kế nhiệt điện đo nhiệt độ trong lò nung:
Các lò nung luôn có môi trường nhiệt độ trong khoảng từ 1300 độ C đến 1600 độ C. Chính vì vậy, khi tiến hành đo chúng ta cần phải dùng đến cặp nhiệt điện. Thông thường cặp nhiệt điện loại S [hay còn được gọi là can nhiệt sứ hoặc can sứ] sẽ được lựa chọn để đo.
– Ứng dụng cặp nhiệt điện đo nhiệt độ trong lò hơi:
Lò hơi là môi trường nhiệt độ được nhận xét là khá “lành” so với cặp nhiệt điện, bởi nhiệt độ chỉ rơi vào khoảng 1200 độ C trở lại. Do đó, khi đo nhiệt độ lò hơi người ta sẽ sử dụng cặp nhiệt điện loại K [hay còn được gọi với tên gọi là can nhiệt ca hoặc can K] để đo.
5. Hiện tượng siêu dẫn là gì?
Hiện tượng siêu dẫn là một hiện tượng vật lý được dùng để chỉ hiện tượng xảy ra đối với một số vật liệu [kim loại hoặc hợp kim] ở từ trường đủ nhỏ và nhiệt độ đủ thấp để điện trở đột ngột giảm về 0.
Những ưu điểm của vật liệu siêu dẫn:
Điện trở của vật liệu siêu dẫn nhỏ [≈0], do đó dòng điện sinh ra trong vật dẫn sẽ được duy trì trong một thời gian dàiVật liệu siêu dẫn có thể tạo nên từ trường rất mạnh.Nhiệt độ giới hạn [Tc] của một số vật liệu
Các bạn có thể theo dõi bảng giới hạn nhiệt độ của một số vật liệu để tạo ra hiện tượng siêu dẫn sau đây:
| STT | Tên vật liệu | Nhiệt độ giới hạn Tc [K] |
| 1 | Thủy ngân | 4,15 |
| 2 | Kẽm | 0,85 |
| 3 | Nhôm | 1,19 |
| 4 | Chì | 7,19 |
| 5 | Nb3Sn | 18 |
| 6 | Nb3Al | 18,7 |
| 7 | HgBa2Ca2Cu3O8 | 134 |
6. Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
Hiện tượng siêu dẫn được ứng dụng để:
Truyền tải điện năngTạo ra máy gia tốc mạnhMáy đo điện trường chính xácMáy quét MRI dùng trong y họcBài viết là toàn bộ những chia sẻ của chúng tôi về hiện tượng nhiệt điện là gì cũng như hiệu ứng nhiệt điện. Ngoài ra, trong bài viết chúng tôi cũng đề cập tới hiện tượng siêu dẫn và cặp nhiệt điện. Hy vọng những kiến thức chúng tôi chia sẻ trên đây đã giúp các bạn nắm rõ được chủ đề về hiện tượng nhiệt điện.