Загальна інформація
Застосування
Розкритий елемент Пельтьє
Джерело фото: wikipedia
Ефект Пельтьє: холодильна машина
Елементи Пельтьє застосовують для охолодження в багатьох галузях, наприклад у переносних холодильниках або для електронних приладів.
Вони доречні завжди тоді, коли звичайні холодильні прилади потребують забагато місця або за малих холодильних потужностей нерентабельні.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Елемент Пельтьє і термогенератор за будовою однакові, проте їх використовують для різних цілей. Елемент Пельтьє складається з блока з багатьма термоелементами, які електрично з'єднані послідовно, а термічно - паралельно, так що їхні термоелектрорушійні напруги додаються.
Принцип
Якщо в термоелемента один бік холодніший за інший, виникає електрична напруга. Якщо ж навпаки прикласти напругу, то крізь елемент тече струм і виникає різниця температур: один бік стає холоднішим, другий - теплішим. Цей ефект називають ефектом Пельтьє.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
У досліді треба унаочнити й зрозуміти ефект Пельтьє. Крім того, треба здобути розуміння полярності.
Завдання
На термогенераторі за допомогою обох температурних зондів треба зняти нагрівання й охолодження за нормальної полярності, а також за зворотної полярності.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-формулювань звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.
Теорія
Джерело: wikipedia
Основа ефекту Пельтьє - контакт двох напівпровідників, які мають різний енергетичний рівень зон провідності (з провідністю p- або n-типу).
Якщо пропускати струм крізь два розташовані один за одним контакти цих матеріалів, то на одному контакті має поглинатися теплова енергія, щоб електрон потрапив до енергетично вищої зони провідності сусіднього напівпровідникового матеріалу, - отже, там відбувається охолодження.
На другому контакті електрон падає з вищого енергетичного рівня на нижчий, тож тут енергія віддається у вигляді тепла.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 | 2 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 | 3 | PHYWE Блок живлення, універсальний, RiSU 2019 DC: 0...18 В, 0...5 А / AC: 2/4/6/8/10/12/15 В, 5 А | 13504-93 | 1 | 4 | Термогенератор, 1 елемент Пельтьє | 04374-00 | 1 | 5 | Теплоізоляційна пластина, повсть, 100 x 135 мм | 04375-00 | 1 | 6 | Тримач для приладів із магнітними кріпленнями | 45525-00 | 1 | 7 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 2 | 8 | Занурювальний зонд, NiCr-Ni, нержавіюча сталь, -50...400°C | 13615-03 | 2 | 9 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 1 | 10 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання
- Склади електричне коло за рисунком.
- Поклади на тримач для приладів теплоізоляційну пластину, а на неї постав термогенератор.
- Термогенератор під'єднують до виходу постійної напруги блока живлення.
- Встав обидва температурні зонди у призначені для них отвори термогенератора. T1 має бути при цьому температурою плеча із синім гніздом.
Виконання (1/2)
Час [хв] Температура Температура
синя червона
1
2
3
4
Нормальна полярність
- Встанови на шкалі блока живлення напругу 2 В-.
- Увімкни блок живлення і щохвилини знімай виміряні значення для нагрівання й охолодження.
- Заверши вимірювання через 4 хвилини і вимкни блок живлення.
- Щоб охолодити термогенератор, наповни обидві мензурки на 400 мл холодною водою і занур обидва боки.
- Зачекай на вирівнювання температури.
Виконання (2/2)
Час [хв] Температура Температура
синя червона
1
2
3
4
Зворотна полярність
- Витри термогенератор насухо.
- Зміни полярність напруги на термогенераторі.
- Увімкни блок живлення і відповідно повтори вимірювання.
Опрацювання результатів (1/2)
-5ozeJrqz.avif)
Перетягни слова у правильні поля! ____ в обох випадках сильніше за ____. Це пов'язано насамперед із тим, що підведена ____ веде до нагрівання всього термогенератора. Якщо до термогенератора прикласти ____, то один бік охолоджується, а другий нагрівається. Охолоджується завжди ____ полюс.
Опрацювання результатів (2/2)
Приклад вимірювання для нормальної полярності з горизонтальною лінією на рівні початкової температури
Приклад вимірювання для зворотної полярності з горизонтальною лінією на рівні початкової температури
