Spis treści:
Zajímalo vás někdy, jak fungují malé přenosné chladničky nebo USB ohřívače nápojů? Odpovědí na tyto otázky je Peltierův článek. Zveme vás k odhalení tajemství tohoto malého zařízení, které má obrovský vliv na náš každodenní život i mimo něj.
Peltierův článek - historie objevu a definice
Peltierův článek, který se dnes hojně využívá v mnoha oblastech techniky, vděčí za své jméno francouzskému hodináři a fyzikovi Jeanu Charlesi Athanasi Peltierovi. Jeho jméno je dnes neodmyslitelně spojeno s jedním z nejvýznamnějších objevů v oblasti termodynamiky.
Peltier se narodil v roce 1785 ve Francii. Ačkoli byl profesí hodinář, jeho skutečnou vášní byla fyzika. Ve své malé dílně experimentoval s elektřinou.
V roce 1834 Peltier objevil neobvyklý jev. Všiml si, že když spojením dvou různých materiálů protéká proud, může teplota spoje stoupat nebo klesat. To přímo souviselo se směrem toku proudu. Tento objev, dnes známý jako Peltierův jev, byl převratný. Právě tento jev je základem Peltierova článku.
Tento jev přeměňuje elektrickou energii přímo na teplo nebo chlad, což má mnoho praktických využití, od chlazení elektronických součástek přes malé přenosné ledničky až po ohřívače nápojů. To vše díky pozoruhodnému objevu Jeana Charlese Athanase’ Peltiera, který, přestože nebyl formálně vzdělaným vědcem, přispěl k významné změně našeho chápání termodynamiky.
Peltierův článek - stručná definice
Peltierův článek, známý také jako Peltierův modul, je typ termoelektrického zařízení, které přímo přeměňuje elektrickou energii na tepelnou prostřednictvím jevu známého jako Peltierův jev. Tento jev popisuje změnu teploty na rozhraní dvou různých materiálů, když jimi protéká elektrický proud.
Peltierův článek - schéma konstrukce a princip činnosti
Peltierův článek má jednoduchou konstrukci, ale nabízí působivé možnosti. Skládá se z řady vzájemně propojených dvojic polovodičů, obvykle plastů n-type i p-type, které jsou vloženy mezi dvě keramické desky. Tyto desky fungují jako elektrický izolant a zároveň vedou teplo, což umožňuje účinný přenos tepla z jedné strany zařízení na druhou.
Fungování Peltierova článku je založeno na Peltierově jevu. Když článkem protéká elektrický proud, elektrony nebo díry (v závislosti na typu polovodiče) jsou “čerpány” z jedné strany polovodiče na druhou. Tento tok tepla z jedné strany na druhou způsobuje, že se jedna strana článku ochlazuje (absorbuje teplo) a druhá strana se zahřívá (odevzdává teplo).
Změna směru proudu způsobí změnu směru přenosu tepla, což znamená, že Peltierův článek lze použít jak k chlazení, tak k ohřevu. Peltierovy články se proto používají v široké škále zařízení.
Co jsou plasty typu n a p?
Materiály n-type i p-type jsou pojmy používané v oblasti polovodičů. Materiál typu n je polovodič, do kterého bylo přidáno malé množství jiného prvku, aby se zvýšil počet volných elektronů – záporných nosičů náboje. Materiál typu p má zvýšený počet “děr”, což jsou efektivní kladné nosiče náboje. Integrace těchto dvou typů polovodičů umožňuje vytvářet elektronická zařízení, jako jsou Peltierovy články.
Příklady použití Peltierových článků v praxi
Peltierův článek má díky své schopnosti přímo přeměňovat elektrickou energii na teplo nebo chlazení řadu praktických aplikací. Níže uvádíme několik příkladů:
- Chlazení elektroniky – Peltierovy články se často používají k chlazení počítačových komponent, zejména procesorů. Díky své kompaktní konstrukci jsou ideální pro použití ve stísněných prostorech.
- Přenosné chladničky a ohřívače – malé přenosné chladničky a ohřívače nápojů často využívají Peltierův jev k chlazení nebo ohřívání svého obsahu.
- Klimatizační systémy – v některých klimatizačních systémech lze k chlazení vzduchu použít Peltierovy články.
- Medicína a věda – Peltierovy články se používají v mnoha vědeckých a lékařských přístrojích pro přesnou regulaci teploty, jako jsou termocyklery používané v technologii PCR nebo přístroje pro terapeutickou hypotermii.
- Teplotní senzory – díky reverzibilitě Peltierova jevu lze články použít také jako teplotní senzory, které generují proud úměrný rozdílu teplot.
To je jen několik z mnoha aplikací Peltierova článku, které odrážejí jeho všestrannost a význam v dnešní technologii.
Peltierův modul je bezpochyby převratným objevem. Přestože jej před 200 lety vynalezl francouzský hodinář a fyzik Jean Peltier, dodnes se používá a je nepostradatelný v mnoha technologiích. Je příkladem toho, jak vášeň a snaha o dosažení vlastních cílů mohou vést k objevům, které jsou převratné pro celé lidstvo.
