Nr ćwiczenia 206	data 18.03.14	Imię i Nazwisko Krystyna Sokołowska	Wydział Fizyki Technicznej	Semestr 2	grupa 3 nr lab 5
Prowadzący Marek Weiss	przygotowanie		wykonanie	ocena

Cechowanie termoogniwa

1. Podstawy teoretyczne

Termoogniwo to dwa różne przewody z dwóch różnych przewodników złączonych ze sobą na obu końcach. W momencie kiedy złączenia znajdują się w różnych temperaturach to powstaje między ni mi różnica potencjałów zwana siłą termoelektryczną. Wartość siły zależy od różnicy temperatur i rodzajów przewodników i wyraża ją wzór:
. Stałe α₁ i α₂ to współczynniki termoelektryczne, które są charakterystyczne dla zastosowanych materiałów. Przedstawiony efekt nazywamy zjawiskiem Seebecka. Zjawisko to wynika z różnicy napięć kontaktowych na złączach o różnej temperaturze. Wynika to z różnych poziomów Fermiego, które są w różnych odległościach od poziomu próżni w zależności od metalu co powoduje różne prace wyjścia elektronów. Zawsze istnieją elektrony mogące wykonać pracę wyjścia. Tworzą one tzw. prąd termoemisji skierowany prostopadle do powierzchni metalu. Jego gęstość jest określana prawem Richardsona-Dushmana. Zetknięcie dwóch przewodników powoduje przejście elektronów z jednego do drugiego do momentu w którym powstałe napięcie zwane napięciem kontaktowym, które uniemożliwia dalsze przechodzenie elektronów. Napięcie kontaktowe zmienia się wraz z temperaturą, która powoduję zmianę energii Fermiego, czego następstwem jest zmiana energii wyjścia oraz napięcia kontaktowego. Następstwami tego zjawiska jest zjawisko Peltiera w którem, gdy przyłożymy napięcie zewnętrzne do obwodu zawierającego złącza różnych metali to w zależności od kierunku spadku potencjału kontaktowego, złącza pobierają lub wydzielają ciepło. Siła termoelektryczna może postać w przewodniku jednorodnym, gdy między jego końcami wytworzymy różnicę temperatur. Zjawisko to nazywamy efektem Thomsona. Termoogniwa mają szerokie zastosowanie laboratoryjne i przemysłowe ze względu na jego zalety: zakres mierzonej temperatury od -250 do 2000 ^oC, dowolna długość i grubość przewodników, mała pojemność cieplna. Ćwiczenie polega na zmierzeniu siły termoelektrycznej i na jej podstawie obliczeniu współczynników termoelektrycznych, które są cechami charakterystycznymi termoogniwa.

2. Wyniki pomiarów

ΔU=±0,01 [mV] ΔT=±0,1 [^oC] T_początkowa=23,6 [^oC] T₀=0 [^oC]

U_0a=1,14 [mV] U_0b=0,9 [mV] U_0c=0,58 [mV]

T[^oC]	25,9	28	30,1	32,1	34,5	36,3	38,2	40,1	42	44,2	46,1	48	50	52,1
Ua[mV]	1,22	1,31	1,42	1,52	1,65	1,74	1,82	1,92	2,01	2,15	2,22	2,32	2,42	2,5
Ub[mV]	0,96	1,02	1,08	1,14	1,21	1,26	1,31	1,37	1,42	1,49	1,55	1,61	1,67	1,73
Uc[mV]	0,65	0,71	0,78	0,84	0,93	0,98	1,04	1,11	1,16	1,25	1,3	1,37	1,43	1,5

T [^oC]	54,3	56	58,2	60,2	62,4	66	70,1	75	80	85	90	95	100
Ua[mV]	2,63	2,71	2,83	2,92	3,05	3,2	3,44	3,7	3,94	4,18	4,46	4,7	5,02
Ub[mV]	1,8	1,85	1,92	1,98	2,04	2,16	2,19	2,45	2,61	2,77	2,93	3,09	3,29
Uc[mV]	1,57	1,64	1,7	1,78	1,85	1,98	2,12	2,3	2,46	2,64	2,81	2,99	3,19

3. 
   Obliczenia

Wzory opisujące regresję linową odpowiednio dla U_a, U_b, U_c :

y = 0,048929353x y = 0,03298953x y = 0,029969118x

α_1a = 0,048929353, α_1b = 0,03298953, α_1c = 0,029969118

Δα_1a = ± 0,0001711 Δα_1a = ± 0,000266697 Δα_1a = ± 0,000141076

Zaokrąglenia:

Δα_1a ≈ ± 0,17 Δα_1b ≈ ± 0,27 Δα_1c ≈ ± 0,14

α_1a ≈ 48,93 α_1b ≈ 32,99 α_1c ≈ 29,97

Zestawienie końcowe wyników:

α_1a = (48,93 ± 0,17)
α_1b = (32,99 ± 0,27)
α_1c = (29,97 ± 0,14)

4. Dyskusja błędów

Regresja liniowa z założenia przechodzi przez pkt (0;0), przez co możemy wnioskować, że jest niedopasowana do wykonanych pomiarów. Wszelkie obliczenia, poza zaokrąglaniem zostały wykonane w programie Microsoft Office Excel 2003 w tym niepewność współczynników termoelektrycznych. Nie wykorzystano pomiarów dla T_początkowa.

5. Wnioski

Metodą wskazaną w ćwiczeniu bardzo łatwo i dokładnie można wyznaczyć współczynniki termoelektryczne. Jednak z powodu braku czasu nie wykonano pomiarów dla stygnięcia.

---