थर्मोइलेक्ट्रिक सीबेक गुणांक को समझना

थर्मोइलेक्ट्रिक सीबेक गुणांक

जब हम थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के बारे में सोचते हैं, तो सीबेक गुणांक पहेली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होता है। लेकिन यह गुणांक वास्तव में क्या है, और यह क्यों मायने रखता है? आइए थर्मोइलेक्ट्रिक घटनाओं की दुनिया में एक आकर्षक लेंस के माध्यम से गोता लगाते हैं।

सीबेक गुणांक को समझना

सीबेक गुणांक, जिसे आमतौर पर S के रूप में दर्शाया जाता है, उस सामग्री में तापमान अंतर के जवाब में प्रेरित थर्मोइलेक्ट्रिक वोल्टेज की परिमाण को मापता है। इसे सूत्र द्वारा परिभाषित किया जाता है:

जहाँ:

• V = वोल्ट (V) में मापा गया प्रेरित थर्मोइलेक्ट्रिक वोल्टेज
• ΔT = डिग्री सेल्सियस (°C) या केल्विन (K) में मापा गया सामग्री में तापमान का अंतर

परिणाम, S, आमतौर पर माइक्रोवोल्ट प्रति डिग्री सेल्सियस (µV/°C) या माइक्रोवोल्ट प्रति केल्विन (µV/K) में व्यक्त किया जाता है।

सूत्र में गहराई से गोता लगाना

सीबेक गुणांक तापीय और विद्युत ऊर्जा के बीच रूपांतरण दक्षता को दर्शाता है। यहाँ बताया गया है कि सूत्र का प्रत्येक भाग किस प्रकार भूमिका निभाता है:

• प्रेरित वोल्टेज (V): यह वोल्टेज आवेश वाहकों (इलेक्ट्रॉनों या छिद्रों) की गति के कारण उत्पन्न होता है, जब सामग्री में तापमान प्रवणता होती है। इस वोल्टेज को मापना थर्मल उत्तेजना की विद्युत अभिव्यक्ति को पकड़ने जैसा है।
• तापमान अंतर (ΔT): सामग्री के दोनों सिरों पर तापमान का अंतर आवेश वाहकों की गति के लिए प्रेरक शक्ति के रूप में कार्य करता है। ΔT जितना अधिक होगा, वोल्टेज प्रेरित करने की क्षमता उतनी ही अधिक होगी।

इन दो मापदंडों का अनुपात हमें सीबेक गुणांक देता है, जो उस दक्षता का माप है जिसके साथ थर्मल ऊर्जा को सामग्री में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है।

वास्तविक जीवन के अनुप्रयोग

थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों को सीबेक प्रभाव को अनुकूलित करने के लिए संरचित किया जाता है और वास्तविक जीवन के अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में मौलिक घटक होते हैं:

• थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर (TEG): औद्योगिक प्रक्रियाओं, ऑटोमोबाइल और यहां तक ​​कि अंतरिक्ष मिशनों से अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग करते हुए, TEG इस ऊष्मा को सीधे बिजली में परिवर्तित करते हैं, जिससे ऊर्जा की बचत और स्थिरता में योगदान मिलता है।
• तापमान सेंसर: थर्मोकपल जैसे उपकरण उच्च परिशुद्धता के साथ तापमान परिवर्तनों को मापने के लिए सीबेक प्रभाव का उपयोग करते हैं पेल्टियर प्रभाव, जो सीबेक प्रभाव से बहुत करीब से संबंधित है, कुछ सामग्री वस्तुओं या पदार्थों को कुशलतापूर्वक ठंडा कर सकती है।

उदाहरण गणना

चलिए किसी दिए गए परिदृश्य के लिए सीबेक गुणांक की गणना करते हैं:

मान लें कि हमारे पास 20 माइक्रोवोल्ट (20 µV) के प्रेरित वोल्टेज और 5 डिग्री सेल्सियस (5 °C) के तापमान अंतर के साथ एक थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री है।

हमारे सीबेक सूत्र का उपयोग करते हुए S = V / ΔT:

S = 20 µV / 5 °C = 4 µV/°C

तो, इस मामले में सीबेक गुणांक 4 माइक्रोवोल्ट प्रति डिग्री सेल्सियस है।

डेटा सत्यापन और मेट्रिक्स

सीबेक गुणांक के अनुसार, कुछ सत्यापन यह सुनिश्चित करते हैं कि गणना सार्थक और सटीक है:

• गैर-शून्य तापमान अंतर: शून्य से विभाजन के मुद्दों से बचने के लिए तापमान अंतर (ΔT) शून्य से अधिक होना चाहिए।
• संगत इकाइयाँ: सुनिश्चित करें कि वोल्टेज और तापमान अंतर के लिए माप की इकाइयाँ सुसंगत हैं। मिक्सिंग यूनिट गलत परिणाम दे सकती हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

कौन सी सामग्री उच्च सीबेक गुणांक प्रदर्शित करती है?

बिस्मथ टेल्यूराइड (Bi2Te3), लेड टेल्यूराइड (PbTe) और सिलिकॉन-जर्मेनियम (SiGe) मिश्रधातु जैसी सामग्री अपने उच्च सीबेक गुणांक के लिए जानी जाती हैं, जो उन्हें थर्मोइलेक्ट्रिक अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती हैं।

क्या सीबेक गुणांक ऋणात्मक हो सकता है?

हां, सीबेक गुणांक सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि चार्ज वाहक सकारात्मक (छेद) हैं या नकारात्मक (इलेक्ट्रॉन)। P-प्रकार की सामग्रियों में सकारात्मक सीबेक गुणांक होता है, जबकि n-प्रकार की सामग्रियों का नकारात्मक मान होता है।

तापमान सीबेक गुणांक को कैसे प्रभावित करता है?

तापमान में बदलाव सीबेक गुणांक को प्रभावित कर सकते हैं। आम तौर पर, गुणांक बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है, लेकिन सटीक संबंध सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है।

सारांश

सीबेक गुणांक थर्मोइलेक्ट्रिक्स के क्षेत्र में एक आकर्षक और आवश्यक पैरामीटर है, जो तापमान अंतर को सीधे विद्युत वोल्टेज में परिवर्तित करने में सक्षम बनाता है। औद्योगिक अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति से लेकर सटीक तापमान संवेदन तक, यह आधुनिक प्रौद्योगिकी में थर्मल और विद्युत घटनाओं के बीच प्रभावशाली परस्पर क्रिया को रेखांकित करता है।

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