الترمومتر الحراري الكهربائي Thermoelectric Thermometer

المزدوج الحراري Thermocouple

يقيس الترمومتر الحراري الكهربائي درجة الحرارة باستخدام القوة الدافعة الكهربية التي تتولد في مزدوج حراري , والمزدوج الحراري عبارة عن اتحاد معدنين مختلفين لتوليد قوة دافعة كهربية حراريا . وكما يظهر في الشكل التالي تكون دائرة واحدة مقفلة باستخدام أسلاك معدنية من معدنين مختلفين . ونتيجة اختلاف درجات الحرارة للجزاين المتصلين t2>t1 , تتولد قوة دافعة كهربية وتسبب مرور تيار . وتسمي هذه الظاهرة بـ ” التأثير الكهرو – حراري ” والقوة الدافعة الكهربية الناتجة في هذا الوقت تسمي ” القوة الكهرو – حرارية ” . ويتحدد مقدار هذه القوة الدافعة تبعاً لأنواع المعدنين المستخدمين والفرق في درجة الحراة للوصلتين المتصلتين ببعضهما وتسمي احداهما الوصلة المرجعية (وصلة باردة Cold joint ) , والوصلة تسمي وصلة قياس الحرارة (الوصلة الساخنة Hot Joint ) .

image002

فكرة عمل المزدوج الحراري

الخلفية العلمية

الخلفية العلمية لطريقة العمل تعتمد على معامل سيبك الذي إكتشفه العالم الألماني توماس سيبك. فعندما تتغيّر حرارة معدن ما، تتحرك إلكتروناته بطريقة أسرع. وعند اختلاف سرعة الإلكترونات في المعدنين المتصلين ببعضهما البعض في المزدوج الحراري، تتداخل الإلكترونات ببعضها حيث التقاء المعدنين. وهنا يحصل فائض إلكترونات في جهة، ونقص إلكترونات في الجهة الأخرى (يتكون فرق جهد).

هذا الاختلاف يولّد تيارا كهربائيا متعلق بنوع المعدنين من جهة، وبالحرارة من جهة أخرى. ويُسمى هذا التيار بالتيار الكهرو-حراري“. يتم إيصال هذين التيارين بدائرة إلكترونية حيث يتم قياس فرق الجهد بالـ „ميكرو فولت“ اعتمادا على فرق حراري قيمته واحد كلفن „1 Kelvin“. فتكون قيمة التيار الكهرو- حراري بالميكروفولت لكل 1 كيلفن فرق حرارة.

 

ظواهر علمية مختلفة

ظاهرة تأثير بلتييه

هي ظاهرة اكتشفها العالم الفرنسي جيان بيلتير أو بيلتير (أو بلتييه حيث ان ال r لا تلفظ هنا) Peltier Effect الذي اكتشفها عام 1834 , حيث أنه عند مرور تيار كهربي في وصلة بين معدنين مختلفين ,فإن درجة حرارة هذه الوصلة ترتفع أو تنخفض تبعاً لاتجاه مرور التيار الكهربي . وفكرة عمل بعض أجهزة التبريد (كالمبرد الصغير الموجود في بعض السيارات الحديثة) مبنية على تأثير بلتييه.

 

لنفرض أنه لدينا معدنين ( أ , ب ) نفرض أنه :

لو انتقل التيار من المعدن (أ) إلى المعدن (ب) فإن درجة حرارة الوصلة المعدنية ترتفع , أما إذا انتقل التيار من (ب) إلى (أ) فإن درجة حرارة الوصلة المعدنية تنخفض .

image005

وحدة تبريد كهرو حراري Thermoelectric Cooler تعتمد علي ظاهرة بلتير Peltier Effect

image006

 

ظاهرة تأثير سيبك The Seebeck Effect

في سنة 1836 اكتشف توماس سيبك في برلين الظاهرة العكسية لظاهرة بلتييه. حيث وجد أنه عند اتصال معدنين مختلفين في وصلتين بحيث تحفظ درجة حرارة إحدى الوصلتين منخفضة . وتحفظ الأخرى في درجة حرارة مرتفعة , فأنه يتولد بين الوصلتين قوة دافعة كهربائية تتوقف على الفرق بين درجتي حرارة الوصلتين . وفكرة عمل ترمومتر الازدواج الحراري Thermocouple مبنية على ظاهرة سيبك.

 

 

Share this...شارك المقالة
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة


أترك تعليق