Termoelektrický jev
Termoelektrický jev je přímá přeměna teplotního rozdílu na elektrické napětí a naopak pomocí termočlánku. Termoelektrické zařízení vytváří napětí, když je na každé straně rozdílná teplota. Naopak, když je na něj přivedeno napětí, přenáší se teplo z jedné strany na druhou a vzniká teplotní rozdíl. Na atomové úrovni způsobuje aplikovaný teplotní gradient difuzi nosičů náboje v materiálu z horké strany na studenou stranu. Tento jev lze využít k výrobě elektřiny, měření teploty nebo ke změně teploty objektů. Protože směr ohřevu a chlazení je ovlivněn přivedeným napětím, lze termoelektrická zařízení použít jako regulátory teploty.
Termín „termoelektrický jev“ zahrnuje tři samostatně identifikované efekty: Seebeckův jev, Peltierův jev a Thomsonův jev. Seebeckův a Peltierův jev jsou různé projevy stejného fyzikálního procesu; učebnice mohou tento proces označovat jako Peltierův-Seebeckův jev (rozdíl vyplývá z nezávislých objevů francouzského fyzika Jeana Charlese Athanase Peltiera a baltského německého fyzika Thomase Johanna Seebecka). Thomsonův jev je rozšířením modelu Peltier-Seebeck a je přičítán Lordu Kelvinovi. Joulovo teplo, které vzniká vždy, když je proudem veden vodivým materiálem, se obecně nenazývá termoelektrickým jevem. Peltier-Seebeckův a Thomsonův jev jsou termodynamicky reverzibilní, zatímco Joulovo teplo nikoli.
Seebeckův jev
Seebeckův jev je vznik elektrického napětí mezi dvěma vodiči různých materiálů, které jsou spojeny na obou koncích a udržovány při různých teplotách. Napětí je úměrné teplotnímu rozdílu mezi konci vodičů. Seebeckův koeficient je materiálová konstanta, která udává velikost napětí vznikajícího na jednotku teplotního rozdílu.
Peltierův jev
Peltierův jev je absorpce nebo uvolňování tepla na rozhraní dvou různých vodičů, když jimi prochází elektrický proud. Když proud teče od horkého spoje ke studenému spoji, teplo se absorbuje; když proud teče od studeného spoje k horkému spoji, teplo se uvolňuje. Peltierovo teplo je úměrné proudu a teplotnímu rozdílu mezi spoji.
Thomsonův jev
Thomsonův jev je absorpce nebo uvolňování tepla v homogenním vodiči, kterým prochází elektrický proud a existuje v něm teplotní gradient. Když proud teče ve směru teplotního gradientu, teplo se absorbuje; když proud teče proti teplotnímu gradientu, teplo se uvolňuje. Thomsonovo teplo je úměrné proudu, teplotnímu gradientu a Thomsonovu koeficientu, který je materiálovou konstantou.
Aplikace termoelektrického jevu
Termoelektrický jev má řadu praktických aplikací, včetně:
Termočlánky: Zařízení, která měří teplotu pomocí termoelektrického napětí.
Termopily: Zařízení, která přeměňují teplotní rozdíly na elektrické napětí.
Termoelektrické chlazení: Zařízení, která využívají Peltierův jev k chlazení objektů.
Termoelektrické generátory: Zařízení, která využívají Seebeckův jev k výrobě elektřiny z teplotních rozdílů.
Radioizotopové termoelektrické generátory: Zařízení, která využívají radioaktivní rozpad k výrobě tepla pro termoelektrické generátory.
Automobilové termoelektrické generátory: Zařízení, která využívají odpadní teplo z motorů k výrobě elektřiny.