Peltierův jev
Pokus číslo: 2086
Cíl pokusu
Kvalitativně představíme Peltierův jev, při kterém je elektrické napětí příčinou vzniku teplotních rozdílů mezi dvěma spoji různých kovů či polovodičů.
Teorie
Peltierův jev je v jistém smyslu protikladem Seebeckova jevu, kterým se zabývá pokus Seebeckův jev. Zatímco v případě zmíněného Seebeckova jevu dává rozdíl teplot mezi plochami termoelektrického článku vzniknout elektromotorickému napětí, při Peltierově jevu je napětí přiváděné na termoelektrický článek příčinou toho, že jedna strana článku se začne zahřívat a druhá ochlazovat. Z hlediska technické praxe je obvykle zajímavý spíše chladicí efekt spojený s Peltierovým jevem – ve své diplomové práci Peltierův článek pro chlazení malých výkonů se mu věnoval například Marian Brázdil (VUT Brno).
Pomůcky
Termoelektrický článek, vodiče, plochá baterie (4,5 V), termovizní kamera.
Postup
Termoelektrický článek připojíme pomocí vodičů k ploché baterii 4,5 V (obr. 1) a pomocí termovizní kamery sledujeme teplotu jeho ramen.
Vzorový výsledek
Úspěšné provedení pokusu ilustruje video níže. Zatímco levé rameno svoji teplotu zvyšuje, pravé se postupně prochlazuje.
Při přípravě tohoto videa byla použita termovizní kamera FLIR i7. Teplotní rozsah škály barev byl zvolen v intervalu 22 °C až 34 °C, emisivita ε = 0,95.
Technické poznámky
Na videu z termovizní kamery jsou kovová ramena připojená k termoelektrickému článku obalena papírem. Tato úprava nijak nesouvisí s fyzikální podstatou experimentu, jejím cílem je pouze umožnit jeho termovizní snímání, které bývá pro lesklé kovové povrchy obvykle problematické – více viz Peltierův jev, Základy práce s termovizní kamerou – odkaz na PDF.
Experiment lze samozřejmě provést i bez termovizní kamery, rozdíl v teplotě ramen připojených k termoelektrickému článku je patrný i pohmatem. Na druhé straně, v termodynamice se často setkáváme s tím, že naše smysly podléhají různým zkreslením a nejsou vhodným nástrojem k měření teploty.
Typický průmyslově používaný termoelektrický (Peltierův) článek není samozřejmě vybaven kovovými rameny jako v našem experimentu, jde pouze o vlastní tělo článku (obr. 2).
Metodické poznámky
S tím, že s přítomností zdroje elektrického napětí je spojen ohřev vodičů, se studenti běžně setkávají, znají pojmy jako Joulovo teplo apod. Proto je v tomto experimentu vhodné zdůraznit, že princip ohřevu je zde jiný a termoelektrický článek nejenže hřeje, ale také chladí.
Základy práce s termovizní kamerou – odkaz na PDF
Tento experiment využívá termografické měření. Dokument Experimentujeme s termovizní kamerou shrnuje teorii termografie a základní doporučení a postupy, které mohou napomoci k přesnějším a nezkresleným výsledkům měření.
