Szklanny Paweł 1MDT

BADANIE SIŁY TERMOELEKTRYCZNEJ METALI

Cel ćwiczenia :

1. Przyswojenie fizycznych zasad siły termoelektrycznej w metalach.

2.Zapoznanie się z metodami pomiaru siły termoelektrycznej.

3.Pomiar siły termoelektrycznej miedzi .

Elektryczne i termoelektryczne charakterystyki ciał stałych określane są takimi fundamentalnymi wielkościami jak: stężenie i ruchliwość elektronów ,praca wyjścia elektronu ,budowa stref Brillouina. Dlatego też właściwości substancji silnie zależą od jej składu fazowego ,stężenia i rozłożenia dodatków w sieci ,wad budowy krystalicznej i in. Dzięki tej zależności można zmiany elektryczne wykorzystać nie tylko do badania fizykalnej budowy ciał ,ale również do badań nieniszczących stopów w celu uzyskania informacji o ich strukturze i właściwościach .

Efekt termoelektryczny został odkryty przez Seebecka Polega on na powstawaniu siły termoelektrycznej E w obwodzie złożonych z dwóch drutów wykonanych z różnych metali i umieszczeniu ich spoin w różnych temperaturach T
i T
(T
>T
) . W obwodzie takim płynie prąd ( rys. 1) od metalu A do B w spoinie gorącej i od B do A w spoinie zimnej Siłę termoelektryczną powstał w obwodzie określa zależność :

E = α
ΔT

gdzie ;*
-współczynnik Seebecka pary metali A i B ΔT- różnica temperatur T
- T

Współczynnik Seebecka termopary jest różnicą współczynników metali które ją

tworzą:

α
= α
- α

0x01 graphic

Rys.1 Powstawanie siły termoelektrycznej .

Prawie wszystkie metody badania termoelektrycznych właściwości metali i półprzewodników bazują na pomiarze współczynników w odniesieniu do elektrody wzorcowej. Najważniejszym wymogiem stawianym elektrodzie wzorcowej jest stabilność współczynnika Seebecka * w funkcji temperatury .Najdokładniej wielkość ta została określona dla miedzi . Wartości * = f(T) podawane przez różnych autorów są porównywalne, a różnice spowodowane są domieszkami znajdującymi się w miedzi. Temperaturową zależność współczynnika

*
= 1,722+0,00534 t

gdzie: t- temperatura w stopniach Celsjusza

Dla platyny w zakresie temperatur 0 - 300
C zależność ta opisana jest równaniem:

*
= 3,3 - 0,0375 t + 0,00000403 t

a ale temperatury powyżej 300
C:

*
= - 6,59 - 0,00145 t

W ostatnich latach dostatecznie wyznaczono zależności * = f(T) dla palladu ,wolframu i molibdenu, co umożliwia zastosowanie elektrod wzorcowych do pomiaru wysokich temperatur. Oprócz tego uzyskano dane o sile termodynamicznej wielu innych materiałów np.

chromel czy alumer. Wartości współczynników * = f(T) dla chromelu i alumelu podano w tablicy 1.

Tabl. 1 Temperaturowa zależność współczynnika * dla chromelu i alumelu.

Chromel		Alumel
t [ C]	*	t [ C ]	*
50	23,9	50	- 17,0
100	24,1	100	-16,5
150	24,2	150	- 16,2
200	24,1	200	- 16,4
250	23,8	250	- 16,9
300	23,6	300	- 17,7
350	23,1	350	- 18,7
450	21,6	450	- 20,9
550	19,9	550	- 22,7
650	17,8	650	- 24,8
750	15,3	750	- 25,9
850	13,2	850	- 27,4