3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Hasonló dokumentumok
Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

5. Fajhő mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Fajhő mérése. (Mérési jegyzőkönyv) Hagymási Imre február 26. (hétfő délelőtti csoport)

Peltier-elemek vizsgálata

Az Ohm törvény. Ellenállás karakterisztikája. A feszültség és az áramerősség egymással egyenesen arányos, tehát hányadosuk állandó.

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Hőmérsékleti sugárzás

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Félvezetk vizsgálata

Kiegészítő tudnivalók a fizikai mérésekhez

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

Fázisátalakulások vizsgálata

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

Zener dióda karakterisztikáinak hőmérsékletfüggése

Magspektroszkópiai gyakorlatok

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Modern Fizika Labor Fizika BSC

E23 laboratóriumi mérés Fizikai Tanszék

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Jegyzőkönyv. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálatáról (4)

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

Fázisátalakulások vizsgálata

Rugalmas állandók mérése

TERMOELEKTROMOS HŰTŐELEMEK VIZSGÁLATA

BME Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 2. MÉRÉS

3 Ellenállás mérés az U és az I összehasonlítása alapján. 3.a mérés: Ellenállás mérése feszültségesések összehasonlítása alapján.

Ohm törvénye. A mérés célkitűzései: Ohm törvényének igazolása mérésekkel.

Modern fizika laboratórium

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Folyadékkristályok vizsgálata.

Bevezető fizika (infó), 8. feladatsor Egyenáram, egyenáramú áramkörök 2.

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

SCHWARTZ 2012 Emlékverseny

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

5. Laboratóriumi gyakorlat. A p-n ÁTMENET HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: Az optikai pumpálás. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

Oktatási Hivatal. A 2008/2009. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának feladatlapja. FIZIKÁBÓL II.

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

Fajhő mérése. Mérést végezte: Horváth Bendegúz Mérőtárs neve: Olar Alex Mérés ideje: Jegyzőkönyv leadásának ideje:

2. (b) Hővezetési problémák. Utolsó módosítás: február25. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

6. Függvények. 1. Az alábbi függvények közül melyik szigorúan monoton növekvő a 0;1 intervallumban?

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

Fajhő mérése. Mérő neve: Márkus Bence Gábor Mérőpár neve: Székely Anna Krisztina Szerda délelőtti csoport

Jelölt válaszai Prof. Mizsei János Opponens megjegyzéseire és kérdéseire

Fizika A2E, 8. feladatsor

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

17. Diffúzió vizsgálata

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Rugalmas állandók mérése (2-es számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Közgazdaságtan I. Tökéletes verseny - kidolgozott feladatok

Atomi er mikroszkópia jegyz könyv

Nagyteljesítményű LEDek fénytechnikai és elektromos tulajdonságai valós működési körülmények között

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

A mérési eredmény megadása

Fázisátalakulások vizsgálata

Modern Fizika Laboratórium Fizika BSc 1. Hőmérsékleti sugárzás

Modern Fizika Labor Fizika BSC

FIZIKA II. Egyenáram. Dr. Seres István

Szögfüggvények értékei megoldás

ELLENÁLLÁSOK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE. Az ellenállások, de általában minden villamos vezetőanyag fajlagos ellenállása 20 o

23. Indikátorok disszociációs állandójának meghatározása spektrofotometriásan

Közgazdaságtan I. Számolási feladat-típusok a számonkérésekre 1. hét. 2018/2019/I. Kupcsik Réka

Matematikai geodéziai számítások 10.

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVI-a, Zalău Proba experimentală, 3 iunie 2013

A mérési feladat (1) A fotoellenállás R ellenállása függ a megvilágítás erősségétől (E), amely viszont arányos az izzószál teljesítmény-sűrűségével:

Egyenletek, egyenlőtlenségek grafikus megoldása TK. II. kötet 25. old. 3. feladat

(2006. október) Megoldás:

3. Laboratóriumi gyakorlat A HŐELLENÁLLÁS

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

1. Gauss-eloszlás, természetes szórás

Regresszió számítás. Tartalomjegyzék: GeoEasy V2.05+ Geodéziai Kommunikációs Program

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie E Texty úloh v maďarskom jazyku

Modern Fizika Labor Fizika BSC

A REAKCIÓKINETIKA ALAPJAI

Átmeneti jelenségek egyenergiatárolós áramkörökben

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

Sók oldáshőjének és jég olvadáshőjének meghatározása anizotermés hővezetéses kaloriméterrel

Elektromos áramerősség

Szupravezető alapjelenségek

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Átírás:

3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv Zsigmond Anna Fizika Bsc. Mérés dátuma: 28... Leadás dátuma: 28.. 8.

. Mérések ismertetése A Peltier-elemek az. ábrán látható módon vannak elhelyezve a két hőtartály között. Az alsó hőtartály az állandó hőmérsékletű, felső pedig egy réztömb, amit hűtünk árammal, és mérjük a hőmérsékletét tranzisztoros hőmérővel.. ábra. A mérés elvi összeállítása Először az áram bekapcsolása nélkül megmérjük a felső réztömb egyensúlyi hőmérsékletét. Ezután egy kis árammal lehűtjük a réztömböt, és az áram kikapcsolása után figyeljük, hogy a Peltier-elemen a feszültség mikor vált előjelet, vagyis mikor, mert amikor, akkor egyforma a két hőtartály hőmérséklete, tehát ezzel meghatároztuk az alsó hőtartály hőmérsékletét. Az első részben a rendszer karakterisztikus idejét határozzuk meg úgy, hogy mérjük 2-3 A áramerősség mellett a rendszer lehűlésének időfüggését. Ebből meghatározható lesz a karakterisztikus idő. A második részben megmérjük a hűtött tér egyensúlyi hőmérsékletét az áramerősség függvényében. A harmadik részben a Seebeck-együtthatót közvetlenül mérhetjük meg a következő módon. A rendszert lehűtjük 5 fokkal, és kikapcsoljuk az áramot, majd mérjük a különböző hőmérsékletekhez tartozó feszültségkülönbséget a Peltier-elem sarkain. 2. Karakterisztikus idő meghatározása Az áram bekapcsolása nélkül a réztömb egyensúlyi hőmérséklete 8,5 C, vagyis T() = 29, 65 K. A víz hőmérséklete, amikor nem folyik áram 7,7 C, vagyis T = 29, 85 K Bekapcsolunk 2,5 A erősségű áramot, és mérjük a lehűlés időfüggését. Az elején meghatározott időközönként írjuk fel a réztömb hőmérsékletét, de ha már lelassult a lehűlés, akkor már az egy tized fok lehűléshez tartozó időt mérjük. lymódon alakul ki a 2. ábra. Jól látható, hogy a rendszer egyensúlyi hőmérséklete ennél az áramerősségnél T = 5, 4 C. Az adatokra a következő egyenletnek kell teljesülnie: T(t) = Ae t τ + T Ekkor ábrázolhatjuk a az ln(t T ) mennyiségeket az idő függvényében, ami

2 5 T ( C) 5-5 - 2 3 4 5 6 t (s) 2. ábra. A Peltier-elem hőmérsékletének időfüggése egy egyenest ad. Ez látható a 3. ábrán. Az egyenes egyenlete a következő: ln(t T ) = t τ + lna 4 3 2 ln(t T ) - -2-3 5 5 2 25 3 35 4 45 5 t (s) 3. ábra. A karakterisztikus idő meghatározása Az adatpontokra illesztett egyenes meredeksége: τ = (, 6±, 5) s. Ebből a rendszer karakterisztikus ideje: τ = (94, 28 ±, 47)s 2

3. A Seebeck- és Peltier-együtthatók kiszámolása Különböző áramerősségek esetén az egyensúlyi hőmérsékletet körülbelül 3τ idő várakozás után határozzuk meg. Ennek adatait a következő táblázat tartalmazza: (A) T ( C). 6.2.5.9 2. -2.2 2.5-5.4 3. -8. 3.5-9.8 4. -.2 4.5-2.2 5. -2.4 5.5-2.3 6. -2.. táblázat. Egyensúlyi hőmérsékletek különböző áramerősségek esetén Ezeket az adatokat ábrázolva alakul ki a 4. ábra. Erről leolvashatóak a minimumhely koordinátái: min = 5 A és T min = 257, 75 K. Az ehhez a mini- 28 278 276 274 T (K) 272 27 268 266 264 262 26 2 3 4 5 6 (A) 4. ábra. A Peltier-elem egyensúlyi hőmérséklete az áramerősség függvényében mumhelyhez tartozó potenciálkülönbség a Peltier-elemen, U min = 4, 26 V. A Peltier-elemen eső U min és a T adatokból meghatározható a Seebeck- 3

együttható értéke: S ab = U min T = 4, 46 mv K A Kelvin-összefüggés alapján látható, hogy U min közvetlenül megadja a T hőmérséklethez tartozó Peltier-együttható értékét: P ab (T ) = U min = 4, 26V A vezető kör ellenállása is meghatározható ezekből az adatokból: R ab = T mins ab min =, 745Ω Ezek után meghatározzuk a Peltier-elem jósági számát: z = 2(T() T min) T 2 min =, 2 3 K Ebből pedig kiszámolható a hővezetésre jellemző állandó: h ab = S2 ab zr ab =, 275 W K 4. Seebeck-együttható közvetlen meghatározása A Seebeck-együttható közvetlen meghatározásához lehűtjük a Peltier-elemet körülbelül 5 fokkal, majd kikapcsoljuk az áramot. A visszamelegedés során figyeljük a réztömb különböző hőmérsékleteinél a Peltier-elem sarkain a potenciálkülönbséget. A potenciálkülönbségeket a hőmérséklet függvényében ábrázolva megkapjuk a 5. ábrát. Az adatokra egyenest illeszthetünk, melynek meredeksége adja a hűtőelem Seebeck-együtthatóját: S ab = (, 8 ±, 3) mv K Ez alapján a mérés alapján a vezető kör ellenállása: illetve a hővezetésre jellemző állandó: R ab = T mins ab min = (, 57 ±, )Ω h ab = S2 ab zr ab = (, 296 ±, 6) W K 4

.8.6.4.2 U (V)..8.6.4.2 274 276 278 28 282 284 286 288 29 292 T (K) 5. ábra. A Peltier-elemen mért potenciálkülönbség hőmérsékletfüggése 5. A rendszer adatainak ellenőrzése Ebben a részben igazoljuk az egyensúlyi hőmérséklet-áramerősség függvény alakját: Ha ezt a kifejezést átrendezzük: T() = R ab 2h ab 2 + T() S ab h ab + T = R ab + h ab T() T 2S ab S ab 2 Látható, hogy ha az x = T() T függvényében ábrázoljuk az y = T 2 -t, akkor a teljesítmény egyenlet érvényessége esetén egyenest kapunk. Az egyenes meredekségét, és a tengelymetszetét illesztéssel meghatározva, ellenőrizhetjük az előző két részben meghatározott értékeket. Kibővítjük az. táblázatot ezekkel az adatokkal (2. táblázat), majd ábrázoljuk az adatokat (6. ábra). h Az illesztett egyenes meredeksége: ab S ab = (2, 6 ±, 3)A. Ennek a hányadosnak az értéke az előző részekben: 9, 3A illetve (9, 2 ±, 2)A. Ezek az eltérések valószínűleg azért léphetnek fel, mert a T() illetve a T mennyiségeket bizonytalanul ismerjük, mivel ezek lassan változtak a mérés során. Az illesztett egyenes tengelymetszete: = (26, 7 ±, 6) K A. Ennek a R ab 2S ab hányadosnak az értéke az előző részekben: 25, 75 K A illetve (25, 76±, 4) K A. Ezek az értékek elég jól fedik egymást, mivel ennek a hányadosnak meghatározásához elég a maximális hűtéshez tartozó hőmérsékletet és áramot ismernünk, amik jól mérhetőek. 5

(A) T ( C) T (K) x = 29,45 T ( K 2 A ) y = T 2 ( K A ). 6.2 279.35 2. 279.35.5.9 275.5 7.2889 83.37 2. -2.2 27.95 5.25 35.47 2.5-5.4 267.75 3.792 7. 3. -8. 265.5 2.9333 88.35 3.5-9.8 263.35 2.2938 75.243 4. -.2 26.95.8437 65.487 4.5-2.2 26.95.562 57.989 5. -2.4 26.75.228 52.5 5.5-2.3 26.85.6 47.427 6. -2. 26.5.8467 43.525 2. táblázat. Egyensúlyi hőmérsékletek különböző áramerősségek esetén 35 3 25 T ( K A ) 2 5 5 2 4 6 8 2 4 29,45 T ( K 2 A ) 2 6. ábra. Az áramerősség és az egyensúlyi hőmérséklet összefüggése A teljesítményegyenlet: dq dt = P ab 2 R ab 2 h ab (T T) dq dt A tagjait meghatározhatjuk a maximális hűtéshez tartozó áramerősség és hőmérséklet esetén: A Peltier-hő teljesítménye: P ab min = 2, 3W. A Joule-hő teljesítménye: 2 R abmin 2 = 7, 4W A hőtartályból hővezetés útján áramló hő teljesítménye: h ab (T T min ) = 7, 3W A vezetési járulék, a Peltier-hőből származó tag körülbelül háromszorosa a Joule-hőből illetve a hővezetésből származó tagnak, és az egyenlet nem ad nullát vagyis a maradék 6, 76W a környezetből időegységenként felvett hő. 6