DENEYIN ADI:ISIDAN ELEKTRIK ELDE EDILMESI

DENEYIN AMACI:ISIDAN ELEKTRIK ELDE EDILMESI

DENEY IÇIN GEREKLI MALZEMELER:

1.Termoelektrik çevirici
2.2 bardak
3.Sicak su ve soguk su

DENEYIN YAPILISI:Kaplardan birine oda sicakligindaki su digerine sicak su konur Termo elektrik çeviricinin ayaklari kaplara konur ve pervanenin dönmesi gözlemlenir.

Peltier filmi

DENEYIN FIZIGI:

TERMOELEKTRIK ETKI

Termoelektrik etki, sicaklik farklarinin elektrige, elektrigin de sicaklik farkina dönüsmesidir. Termoelektrik çeviricinin iki yanina sicaklik farki uygulandiginda bir gerilim farki olusur, ya da biz gerilim uygularsak, termoelektrik çeviricinin her iki yanin da sicaklik farki olusur. Bunu elektrik üretmek, cisimleri sogutmak cisimleri isitmak yada cisimlerin sicakliginin ölçmek için kullanabiliriz. Çünkü isitma ya da sogutma islemini uyguladigimiz voltajin yönüne göre belirleyebiliriz. Termoelektrik çeviriciler sicaklik kontrolleri için çok uygundur.

Termoelektrik etki tanimi aslinda 3 tane ifadeyi içinde barindirir. Seebeck etkisi, Peltier etkisi, Thomson etkisi. Peltier ve Seebeck birbirlerinin tersidir ve bu 3 ifadenin temelidir. Bu yüzden termoelektrik etki Peltier - Seebeck etkisi olarak anilir.

Seebeck Etkisi

Sicaklik farkinin elektrige dönüsmesidir.

Seebeck deneysel çalismalarinda iki metalden bir halka olusturmustur.

Metallerin eklem yerlerini farkli sicaklikta tutmustur ve yakindaki bir pusula ignesinin saptigini gözlemlemistir. Çünkü sicaklik farkina metaller farkli tepki göstermis bu da halkada akima sebep olmustur. Akimin sebep oldugu manyetik alan da pusula ignesini saptirmistir.

Seebeck olayi termomanyetik etki olarak açiklamistir. Akimin olustugunu düsünmemistir.

Danimarkali fizikçi Hans Christian Ærsted termoelektrik kavramini kullanmistir.

Sicaklik farkinda iki metal ya da yariiletken arasinda termoelektrik EMF( elektro motor kuvveti ) – voltaj farki – olusur. Her derece farkinda mikrovolt mertebesinde fark olusur.

Voltaj farki asagidaki formülden bulunur.

S_A ve S_B Seebeck katsayilaridir ve sicakliga baglidirlar. T₁ ve T₂ eklemlerin sicakligidir. Seebeck katsayilari sicaklikla non-lineer degisirler ve iletkenin yapisina da baglidirlar. Eger Seebeck katsayilari ölçülen sicakliga bagli degil iseler yaklasik olarak

V = ( S_B - S_A ) ( T₂ – T₁ )

Termoelektrik dönüstürücü, bir dizi termoelektrik piller kullanir. Bu piller, termal enerjiyi elektrik enerjisine dönüstürür. Her pil yariiletken bir alettir. Bir pilin basit sekli asagidaki gibidir.

Seebeck Olayi süresince, pile giren isi pil içindeki elektronlarin bir kisminin enerji düzeylerini arttirir. Daha yüksek enerji düzeyinde, elektronlar yariiletkenin kristal yapisinda artik hareket edecek sekilde serbest kalirlar. Elektronlar serbest kaldikça, kristalde bir bosluk(desik) birakirlar. Düsük enerjili elektronlar, materyalin içinde serbestçe harekete dememelerine ragmen, bir desikten digerine siçrayabilirler. Bu sekilde, desikler yari iletken materyal içinde yer degistirebilirler.

Sekilde görüldügü gibi, elektronlar N-tipi yariiletken materyalden ve desikler ise P-tipi yariiletken materyalden tasinirlar. Bu sekilde elektronlar dis devreden akarlar ve motor çalisir. Elektronlar devrenin diger ucundan, pile tekrar girerler ve P-tipi yari iletkenin desikleriyle karsilasirlar. Bu olay, pilin soguk ucuna yakin yerde meydana gelir. Böylece,elektronlar desiklere düserler ve bu arada fazla enerjilerini isi olarak buralara birakirlar.Pilin iki ucu arasinda sicaklik farki oldugu sürece, elektronlar ve desikler devamli yer degistirmeye ve motor da dönmeye devam eder.

Bununla birlikte, eger sicaklik farki yoksa,elektronlar fazla enerjilerini birakacaklari yerler olmadigindan desikler ile tekrar birlesemezler.

Seebeck etkisi termoelektrik çiftte kullanilir. Bu çiftle sicaklik farki ya da sicaklik ölçülür. Birçok çift seri baglanarak termopil yapilir böylece çikis voltaji artar.

Peltier Etkisi

Devreye akim verdigimizde, üstteki eklemde sicaklik artar, alttaki eklemde sicaklik azalir. Alttaki eklemde absorblanan isi

p, Peltier katsayisidir. p_AB tümünün, p_A ve p_B her metalin kendi katsayisidir. Peltier katsayilari, verilen metal için ne kadar isinin birim yükte tasidigini gösterir. Isi transferinin yönü akimin yönü ile degistirilebilir.

Peltier etkisinden faydalanarak p-n eklemlerininin seri olarak baglanmasiyla TEC “Termo elektrik sogutucu” modül olusturulur.

Asagidaki sekilde piyasada satilan Peltier cihazi görülüyor. Bu cihazla hem elektrik elde etmek, hem de isi farki elde etmek mümkündür.

Thomson Etkisi

Thomson etkisi, 1851 yilinda William Thomson( Lord Kelvin ) tarafindan önce tahmin edildi sonra ispatlandi.

Iki sicaklik farki bulunan nokta arsinda akim tasiyan iletken, cinsine bagli olarak isiyi ya emer ya yayar.

J akim yogunlugu tasiyan, homojen bir iletkende, hacim basina isi üretimi

? metalin direnci dT/dx metalin sicakliginin konumla degisim orani, m Thomson katsayisi, ?J2 Jolue isisi m J dT/dx ifadesi Thomson isisidir metalin cinsine göre isaret degistirir.

Thomson Iliskisi

Seebeck etkisi, Peltier ve Thomson etkilerinin birlesimidir. Thomson 1854 yilinda asagidaki denklemi buldu.

Mutlak sicaklik T, Peltier katsayisi p, Seebeck katsayisi S

? = S T      m = dS / dT

önceki deney                     sonraki deney