Hình minh họa cho thấy sơ đồ của ba hiệu ứng chính trong trường nhiệt điện của chúng ta: đó là hiệu ứng Seebeck, hiệu ứng Peltier và hiệu ứng Thomson. Lần này chúng ta sẽ khám phá William Thomson và khám phá vĩ đại của ông - hiệu ứng Thomson.
William Thomson sinh ra ở Ireland vào năm 1824. Cha ông, James, là giáo sư toán học tại Đại học Hoàng gia Belfast. Sau đó, khi ông đang giảng dạy tại Đại học Glasgow, gia đình ông chuyển đến Glasgow, Scotland khi William mới 8 tuổi. Thomson vào Đại học Glasgow khi mới 10 tuổi (bạn không cần ngạc nhiên khi vào thời đó, các trường đại học Ireland luôn tuyển những học sinh tiểu học tài năng nhất), và bắt đầu theo học các khóa học cấp đại học ở tuổi 14. Ở tuổi 15, ông đã giành được huy chương vàng đại học cho bài báo có tựa đề "Hình dạng của Trái đất". Thomson sau đó theo học tại Đại học Cambridge và tốt nghiệp với tư cách là học sinh đứng thứ hai trong lớp. Sau khi tốt nghiệp, anh tới Paris và thực hiện một năm nghiên cứu thực nghiệm dưới sự hướng dẫn của Rene. Năm 1846, Thomson trở lại Đại học Glasgow để làm giáo sư triết học tự nhiên (tức là vật lý) cho đến khi nghỉ hưu vào năm 1899.
Thomson thành lập phòng thí nghiệm vật lý hiện đại đầu tiên tại Đại học Glasgow. Ở tuổi 24, ông xuất bản một chuyên khảo về nhiệt động lực học và thiết lập “thang nhiệt độ nhiệt động tuyệt đối” cho nhiệt độ. Ở tuổi 27, ông xuất bản cuốn sách "Lý thuyết nhiệt động lực học", thiết lập định luật thứ hai của nhiệt động lực học và biến nó thành định luật cơ bản của vật lý. Cùng phát hiện ra hiệu ứng Joule-Thomson trong quá trình khuếch tán khí với Joule; Sau chín năm xây dựng tuyến cáp ngầm xuyên Đại Tây Dương vĩnh viễn giữa châu Âu và châu Mỹ, ông đã được phong tặng danh hiệu cao quý là “Lord Kelvin”.
Phạm vi nghiên cứu của Thomson khá rộng trong suốt cuộc đời ông. Ông đã có những đóng góp đáng kể trong toán học vật lý, nhiệt động lực học, điện từ, cơ học đàn hồi, lý thuyết ether và khoa học trái đất.
Năm 1856, Thomson tiến hành phân tích toàn diện hiệu ứng Seebeck và hiệu ứng Peltier bằng cách áp dụng các nguyên lý nhiệt động lực học mà ông đã thiết lập và thiết lập mối liên hệ giữa hệ số Seebeck ban đầu không liên quan đến hệ số Peltier. Thomson tin rằng ở độ không tuyệt đối, có một mối quan hệ bội số đơn giản giữa hệ số Peltier và hệ số Seebeck. Trên cơ sở đó, về mặt lý thuyết, ông đã dự đoán một hiệu ứng nhiệt điện mới, đó là khi dòng điện chạy qua một dây dẫn có nhiệt độ không đều, ngoài việc tạo ra nhiệt Joule không thuận nghịch, dây dẫn còn hấp thụ hoặc thải ra một lượng nhiệt nhất định (gọi là nhiệt Thomson). Hoặc ngược lại, khi nhiệt độ ở hai đầu thanh kim loại khác nhau sẽ hình thành hiệu điện thế ở hai đầu thanh kim loại. Hiện tượng này sau này được gọi là hiệu ứng Thomson và trở thành hiệu ứng nhiệt điện thứ ba sau hiệu ứng Seebeck và hiệu ứng Peltier.
Câu chuyện đã kết thúc. Đây là điểm mấu chốt!
Hỏi: Ba hiệu ứng nhiệt điện chính tương ứng là gì?
Trả lời: Hiệu ứng Seebeck hay còn gọi là hiệu ứng nhiệt điện thứ nhất, dùng để chỉ hiện tượng nhiệt điện gây ra bởi sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai chất dẫn hoặc chất bán dẫn khác nhau, dẫn đến sự chênh lệch điện áp giữa hai chất.
Hiệu ứng Peltier hay còn gọi là hiệu ứng nhiệt điện thứ hai đề cập đến hiện tượng khi dòng điện đi qua điểm tiếp xúc được hình thành bởi dây dẫn A và B, ngoài nhiệt Joule sinh ra do dòng điện chạy qua mạch còn có hiệu ứng thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt tại điểm tiếp xúc. Đó là phản ứng ngược của hiệu ứng Seebeck. Vì nhiệt Joule không phụ thuộc vào hướng của dòng điện nên nhiệt Peltier có thể được đo bằng cách đặt dòng điện hai lần theo hướng ngược lại.
Hiệu ứng Thomson hay còn gọi là hiệu ứng nhiệt điện thứ ba được Thomson đề xuất có mối quan hệ bội số đơn giản giữa hệ số Peltier và hệ số Seebeck ở độ không tuyệt đối. Trên cơ sở đó, về mặt lý thuyết, ông đã dự đoán một hiệu ứng nhiệt điện mới, đó là khi dòng điện chạy qua một dây dẫn có nhiệt độ không đều, ngoài việc tạo ra nhiệt Joule không thuận nghịch, dây dẫn còn hấp thụ hoặc thải ra một lượng nhiệt nhất định (gọi là nhiệt Thomson). Hoặc ngược lại, khi nhiệt độ ở hai đầu thanh kim loại khác nhau sẽ hình thành hiệu điện thế ở hai đầu thanh kim loại.
Hỏi: Mối liên hệ giữa ba hiệu ứng nhiệt điện này là gì?
Trả lời: Ba hiệu ứng nhiệt điện có mối liên hệ nhất định: Hiệu ứng Thomson là hiện tượng tạo ra điện thế khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu dây dẫn; Hiệu ứng Pellier là hiện tượng tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu của dây dẫn tích điện (một đầu tạo ra nhiệt và đầu kia hấp thụ nhiệt). Sự kết hợp của cả hai tạo thành hiệu ứng Seebeck.
Tóm lại, hiệu ứng nhiệt điện đề cập đến hiện tượng khi có sự chênh lệch nhiệt độ tại điểm tiếp xúc của hai vật liệu sẽ xuất hiện sự chênh lệch điện thế và dòng điện. Hiệu ứng Seebeck chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện, hiệu ứng Peltier thực hiện sự chuyển đổi lẫn nhau giữa năng lượng điện và nhiệt và hiệu ứng Thomson mô tả hiệu ứng nhiệt khi dòng điện đi qua vật liệu.
X-Xứng đánglà nhà sản xuất và cung cấp chuyên nghiệpVật liệu nhiệt điện, Máy làm mát nhiệt điệnVàBộ làm mát nhiệt điệnở Trung Quốc. Chào mừng bạn đến tư vấn và mua hàng.
