열전소자 (Thermoelectric element)
열전소자는 열에너지와 전기에너지를 변환시키는 소자로 주로 온도를 측정하는 열전대 (Thermocouple)에는 제벡 효과(Seebeck effect), 냉동기나 항온조에는 펠티에 효과 (Peltier effect)를 이용한 소자 등이 있다.
제벡 효과 (Seebeck Effect)
독일의 물리학자 토마스 제벡(Thomas Johann Seebeck)이 발견한 현상으로, 폐회로를 이룬 서로 다른 두 금속의 한 접합부에 온도 변화를 주면 기전력이 발생하는 현상이다. 이 때 발생하는 기전력을 열기전력이라고 한다.
펠티에 효과 (Peltier Effect)
프랑스의 물리학자 장 펠티에(Jean Charles Athanase Peltier)가 발견한 현상으로, 서로 다른 두 전도성 물질로 이루어진 도체에 전류가 흐를 때, 도체의 한쪽 끝부분에서 방열하고, 반대쪽 끝부분에서 흡열을 하는 현상이다. 제벡 효과의 반대 현상이다.
이 효과를 이용한 물건이 바로 펠티어 소자(Peltier element) 혹은 열전소자. 저온 냉각을 필요로 하는 반대편의 고온부분을 강제 냉각시키면 저온부의 열이 고온쪽으로 전달되는 것이다. 제벡 효과에 의해 한쪽이 차가워지면 다른쪽은 뜨거워진다. 뜨거워지는 면을 잘 냉각시켜야 효율이 좋아지며, 과열되면 효율이 떨어지다가 급기야 소자가 파괴되거나, 열 역전 현상이 일어나 저온부와 고온부가 뒤바뀔 수도 있다.
가까운 곳에서 볼 수 있는 컴퓨터 쿨러나 냉동 컵홀더 등에도 이러한 원리가 적용된다.
톰슨 효과 (Thomson Effect)
영국의 물리학자 윌리엄 톰슨(William Thomson)이 발견한 현상으로, 단일 금속으로 이루어진 도체에 전류가 흐르면 서로 온도가 다른 두 부분에서 흡열하거나 발열하는 현상을 말한다.
- 부(-) Thomson 효과: 만약 저온에서 고온부로 전류 -> 흡열 ex)Pt,Ni,Fe
- 정(+) Thomson 효과: 만약 고온에서 저온부로 전류 -> 발열 ex)Cu,Sb
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