열전기변환 예비레포트

목차

1. 목적
2. 이론
3. 기구와 장치
4. 실험방법

본문내용

1. 목적

열전기 전환실험에서 볼 수 있는 제백효과와 펠티어 효과를 통해 열역학 제1법칙, 제 2법칙을 이해할 수 있다.


2. 이론

1. 제벡 효과(Seebeck Effect)

* Seebeck효과는 전도체에 전류가 흐르지 않아도 에너지의 흐름에 의해 전압의 그래디언트가 생기고 이에 따라 기전력이 발생한다는 원리이다 .이는 Seebeck에 의해 발견되었으며, 열전현상에 대한 첫번째 발견이라고 할 수 있다. 이번 실험에서와 같이 양끝단에 온도차를 주면 원자의 흐름에 의한 그리고 온도차에 의한 에너지의 흐름이 생기고 이에 따라 기전력이 발생하게 되는 것이다.

2종의 금속 또는 반도체를 폐로가 되게 접속하고, 접속한 2점 사이에 온도차를 주면 기전력이 발생하여 전류를 흘리는 현상이다.(ΔT→E)
그렇다면 이 실험에서의 제백효과에 대해서 알아보기로하자.
열전기변환기는 열에너지를 fan을 돌릴 수 있는 전기에너지로 변환하기 위해 전기 전자의 종류를 사용한다. 각각의 전지는 반도체이다.

실험시 열은 전자안으로 들어가서 전자의 에너지 수준을 높인다. 전자가 고 에너지 상태가 되면 결정내에서 정공을 남기고 자유롭게 이동한다. 저 에너지 전자는 자유롭게 이동할 수는 없으나 정공사이를 뛸 수 있다. 이런 식으로 정공 또한 반도체 물질을 통해 이동할 수 있다. 전자는 N형 반도체 물질을 통해서 이동하고, 정공은 P형을 통해 이동한다.
(N형과 P형은 실리콘결정에, 전자와 정공의 이동을 쉽게 하는 즉, 전기전도성을 증가하게 하기 위해 특별한 불순물 첨가한 도핑처리된 물질이다.)
외부회로로 흐르는 전자는 fan모터를 가동하고, 회로 끝에서 나오는 전자는 다시 전지로 들어가 P형 반도체안의 정공을 채운다. 이 현상은 찬 부분끝에서 일어난다. 전자가 정공을 채우면서 약간의 초과된 에너지는 포기하고 열은 유지한다. 온도차가 있을때는 전자와 정공의 계속된 이동으로 양전극이 유지되고 fan은 계속 회전하다. 그러나 온도차가 없으면 과잉 에너지를 포기할 장소가 없어서 전자와 정공의 결합은 없다. 이로써 열전기 전지는 열역학 제2법칙이 성립한다.

참고자료

· 없음