浅析温差电池的工作原理

2020-04-02      3759 次浏览

温差电池,就是利用温度差异,使热能直接转化为电能的装置。温差电池的材料一般有金属和半导体两种。用金属制成的电池赛贝克效应较小,常用于测量温度、辐射强度等。这种电池一般把若干个温差电偶串联起来,把其中一头暴露于热源,另一个接点固定在一个特定温度环境中,这样产生的电动势等于各个电偶之和,再根据测量的电动势换算成温度或强度。例如,我们在日常生活中常用它来测量冶炼及热处理炉的高温。温差电池,就是利用温度差异,使热能直接转化为电能的装置。温差电池的材料一般有金属和半导体两种。用金属制成的电池赛贝克效应较小,常用于测量温度、辐射强度等。这种电池一般把若干个温差电偶串联起来,把其中一头暴露于热源,另一个接点固定在一个特定温度环境中,这样产生的电动势等于各个电偶之和,再根据测量的电动势换算成温度或强度。例如,我们在日常生活中常用它来测量冶炼及热处理炉的高温。


由于不同的金属材料所具有的自由电子密度不同,当两种不同的金属导体接触时,在接触面上就会发生电子扩散。电子的扩散速率与两导体的电子密度有关并和接触区的温度成正比。


设导体A和B的自由电子密度为NA和NB,且有NA(gt)NB,电子扩散的结果使导体A失去电子而带正电,导体B则因获得电子而带负电,在接触面形成电场。这个电场阻碍了电子继续扩散,达到动态平衡时,在接触区形成一个稳定的电位差,即接触电势。


美国科学家发现,鲨鱼鼻子里的一种胶体能把海水温度的变化转换成电信号,传送给神经细胞,使鲨鱼能够感知细微的温度变化,从而准确地找到食物____科学家猜测,其他动物体内也可能存在类似的胶体.这种因温差而产生电流的性质与半导体材料的热电效应类似,人工合成这种胶体,有望在微电子工业领域获得应用。


美国旧金山大学的一位科学家在1月30日出版的英国《自然》杂志上报告说,他从鲨鱼鼻子的皮肤小孔里提取了一种与普通明胶相似的胶体,发现它对温度非常敏感,0.1℃的温度变化都会使它产生明显的电压变化。


鲨鱼鼻子的皮肤小孔布满了对电流非常敏感的神经细胞.海水的温度变化使胶体内产生电流,刺激神经,使鲨鱼感知到温度差异.科学家认为,借助这种胶体,鲨鱼能感知到0.001℃的温度变化,这有利于它们在海水中觅食。


哺乳动物靠细胞表面的离子通道感知温度:外界温度变化导致带电的离子进出通道,产生电流,刺激神经,从而使动物感知冷暖.与哺乳动物的这种方式不同,鲨鱼利用胶体,不需要离子通道也能感知温度变化。


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