Краткая теория. Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна

Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна. При соприкосновении различных металлов вследствие теплового движения электроны переходят из одного металла в другой. Металл, в который переходит больше электронов, заряжается отрицательно, другой - положительно. Возникающая контактная разность потенциалов обусловлена двумя причинами:

1) различием в работах выхода электронов из металлов C и В (рис.1);

 
  Краткая теория. Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна - student2.ru

2) различием в концентрации свободных электронов nC и nB.

Рис. 1

 
  Краткая теория. Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна - student2.ru

Если из этих металлов составить замкнутую цепь и места соединения (спаев) поддерживать при различных температурах Т1 и Т2, то в цепи возникает ЭДС. «Этот эффект называется термоэлектрическим или эффектом Зеебека. Такая цепь называется термопарой (рис.2). Для этой цели можно использовать как металлы, так и полупроводники.

Рис. 2

Теоретическое рассмотрение явления термоэлектричества в классической физике приводит к следующему выражению для ЭДС :

Краткая теория. Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна - student2.ru

Здесь: k - постоянная Больцмана, е - заряд электрона, С – чувствительность термопары. Её называют так же термосилой. Все термосилы дают для термопар, у которых один проводник всегда один и тот же – платина.

Термосилы некоторых материалов по отношению к платине (mV/1000):

Кремний - +44,8 Алюмель - -1,29

Хромель - +2,8 Константан - -3,4

Железо - +1,9 Копель - -3,4

Платинородий - +0,64

Широко используемые на практике термопары:

платина-платинородий (используется в качестве стандартной термопары),

медь-константан (от –185 до 3500С),

хромель-алюмель (от 200 до 12000С),

хромель-копель (от 0 до 10000).

Цель работы: градуировка термопары и определение ее чувствительности.

Описание установки

Внешний вид установки представлен на рис. 3.

 
  Краткая теория. Концентрация электронов (число электронов в единице объема) в разных металлах различна - student2.ru

Каждый спай термопары погружен в сосуд с водой. Температура спая в одном сосуде (М) поддерживается постоянной (равна комнатной). Другой сосуд нагревается электроплиткой. При измерении температуры в сосудах воду следует перемешивать мешалкой.

Рис. 3

Наши рекомендации