Hiện tượng nhiệt điện là gì? Hiệu ứng nhiệt điện là gì?

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 đó giữa hai đầu vật kim loại hoặc hợp kim sẽ có sự chênh lệch về nhiệt độ. Hiểu một cách đơn giản thì đây là hiện tượng một dòng điện được sinh ra trong mạch kín, khi có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai dây dẫn.

Theo như thuyết electron về tính dẫn điện của kim loại, nếu như dây kim loại có một đầu nóng và một đầu lạnh thì sự chuyển động nhiệt của electron sẽ làm cho một phần của electron tự do ở đầu nóng dồn về đầu lạnh. Đầu nóng sẽ mang điện tích dương và đầu lạnh sẽ mang điện tích âm.

Hiện tượng nhiệt điện là gì?

Hiệu ứng nhiệt điện là gì?

Hiệu ứng nhiệt điện còn được với cái tên là hiệu ứng Peltier-Seebeck. Đây là sự chuyển đổi nhiệt năng trực tiếp sang điện năng và ngược lại biến nhiệt năng thành điện năng thông qua một kết nối giữa hai vật dẫn điện. Hay có thể hiểu một cách đơn giản là một hiệu điện thế sẽ sản sinh giữa hai bên kết nối nếu như có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa hai bên và ngược lại. Nếu như có sự chênh lệch giữa hai bên về điện năng sẽ làm sản sinh ra nhiệt năng ở giữa chúng.

Hiệu ứng này được phát hiện lần đầu vào năm 1834 do một nhà vật lý người Pháp tên là Jean Charles Athanase Peltier. Ông đã thực hiện nối một dây bismuth với một dây đồng và một nguồn điện để tạo thành một mạch kín. Khi đó nhà vật lý đã nhận thấy có sự chênh lệch và nhiệt độ giữa hai mặt, một mặt thì nhiệt độ tăng cao và một mặt thì nhiệt độ giảm.

Nếu như chúng ta đặt mặt lạnh vào bên trong một chiếc hộp kín, nó sẽ biến thành một chiếc tủ lạnh. Ưu điểm lớn nhất của hiệu ứng này chính là giúp các thiết bị làm lạnh một cách ổn định mà không cần sử dụng đến máy nén gas, van tiết lưu,… Tuy nhiên công suất làm lạnh của nó không cao.

Thí nghiệm về hiện tượng nhiệt điện

Cùng đến với một thí nghiệm để hiểu rõ hơn về hiện tượng nhiệt điện bạn nhé!

Trước hết ta thực hiện lắp một mô tơ cánh quạt chạy bằng điện 1 chiều với hai thanh kim loại. Sau đó hai thanh kim loại sẽ được nhúng vào 2 cốc khác nhau, một cốc chứa không khí và một cốc chứa nước. Quan sát thí nghiệm ta sẽ không thấy có sự thay đổi nào (cánh quạt không quay). Điều này cho thấy không có dòng điện nào sản sinh bên trong mạch điện.

Tiếp đó, chúng ta 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. Đợi một lúc, ta sẽ thấy cánh quạt bắt đầu quay. Điều này cho thấy dòng điện đã xuất hiện trong mạch.

Sau đó, chúng ta tiến hành làm tăng sự chênh lệch nhiệt độ của cả hai cốc nước và tiếp tục quan sát. Lúc này, ta có thể dễ dàng nhận thấy nhiệt độ và của hai thanh loại khi có sự chênh lệch càng lớn thì cánh quạt quay càng nhanh. Cho thấy khi có sự chênh lệch nhiệt độ của hai thành kim loại sẽ làm ảnh hưởng đến độ mạnh của dòng điện sinh ra trong mạch.

Như vậy 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.

Thí nghiệm về hiện tượng nhiệt điện

Lý giải hiện tượng vật lý xảy ra trong thí nghiệm

Dòng điện sẽ được sản sinh trong mạch kín nếu như có sự chênh lệch về nhiệt độ.

Khi nhiệt độ của dây 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. Vậy nên sẽ 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. Bên cạnh đó tạo nên sự chênh lệch điện thế giữa hai đầu của vật dẫn.

Do đó nếu như 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.

Lý giải hiện tượng vật lý xảy ra trong thí nghiệm

Trên đây là những thông tin liên quan đến hiện tượng nhiệt điện. Mong rằng bài viết sẽ mang lại cho bạn những kiến thức bổ ích. Mọi thắc mắc hay những đóng góp ý kiến vui lòng liên hệ với AME Group để được hỗ trợ.