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一种 热电效应仪器

阅读：809发布：2020-05-16

专利汇可以提供一种热电效应仪器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种热电效应仪器，包括电源、冷端载体、半导体制冷片、热端载体、导线、温度计和绝热仓，其中电源的输入端A和输出端B分别通过导线与半导体制冷片相连接,冷端载体和热端载体分别用导热硅胶紧密粘结在半导体制冷片的上下两个面,冷端载体和热端载体上各装有温度计 ,冷端载体通过导热硅胶紧贴在恒温水箱上，冷端载体、半导体制冷片、热端载体与恒温水箱均封装在绝热仓内。本实用新型通过保持冷端温度一定，大大简化对热电转化以及电热转化效率的测量，同时也提高了测量精度。，下面是一种热电效应仪器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热电效应仪器，包括电源(1)、冷端载体(2)、半导体制冷片(3)、热端载体(4)、导线(5)、温度计(6)和绝热仓(7)，其中电源(1)的输入端A和输出端B分别通过导线(5)与半导体制冷片(3)相连接,冷端载体(2)和热端载体(4)分别用导热硅胶紧密粘结在半导体制冷片(3)的上下两个面,冷端载体(2)和热端载体(4)上各装有温度计(6),其特征是：冷端载体(2)通过导热硅胶紧贴在恒温水箱(8)上，冷端载体(2)、半导体制冷片(3)、热端载体(4)与恒温水箱(8)均封装在绝热仓(7)内。
2.根据权利要求1所述的热电效应仪器，其特征是：所述冷端载体(2)和热端载体(4)均是黄铜块。
3.根据权利要求1所述的热电效应仪器，其特征是：所述温度计(6)的精度为0.1℃的数字显示温度计。

说明书全文

一种热电效应仪器

技术领域

[0001] 本实用新型是涉及一种热电效应实验仪器，具体地说是涉及一种测量热电效应效率的实验仪器。

背景技术

[0002] 现有热电效应实验仪器，如申请号为CN200620078113.4，发明名称为一种热电效应实验装置的中国专利，其包括冷端载体(2)、半导体制冷片(3)和热端载体(4)，冷端载体(2)和热端载体(4)分别用导热硅胶紧密粘结在半导体制冷片 (3)上下的两个面，冷端载体(2)和热端载体(4)上各装有温度计(6)，将电源接在半导体制冷片上，由于帕尔帖效应，可以将热量从冷端输运到热端，实验中通过温度计测量冷端载体(2)，并计算电源施加电压产生的热量，再测量热端载体(4)的温度，看是否满足热力学第一定律，即热端获得的热量是否等于冷端失去的热量加上电能做的功。该实验装置的误差较大，其中一个主要原因是半导体制冷片冷端温度难以控制稳定。

发明内容

[0003] 本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种可以在热电效应实验过程中保持半导体冷端温度恒定的解决方案，并公开了一种可以提高实验精度与效率的热电效应实验仪器。

[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现：

[0005] 一种热电效应仪器，包括电源、冷端载体、半导体制冷片、热端载体、导线、温度计和绝热仓，其中电源的输入端A和输出端B分别通过导线与半导体制冷片相连接,冷端载体和热端载体分别用导热硅胶紧密粘结在半导体制冷片的上下两个面,冷端载体和热端载体上各装有温度计,其特征是：冷端载体通过导热硅胶紧贴在恒温水箱上，冷端载体、半导体制冷片、热端载体与恒温水箱均封装在绝热仓内。

[0006] 优选地，所述冷端载体和热端载体均是黄铜块。

[0007] 优选地，所述温度计的精度为0.1℃的数字显示温度计。

[0008] 进一步地，上述半导体冷片是用碲化铋制成。

[0009] 进一步地，上述的恒温水箱是90mmx90mnx150mm的密闭水箱,水箱内有加热器和水循环系统，保证恒温水箱内水的温度保持一个恒定值。

[0010] 本实用新型的原理：

[0011] 本实用新型利用半导体的热电效应实现热能与电能问的相互转换,通过测量相互转换能量的大小,可以验证热力学第一定律,同时,可以使得学生对热电效应有更深入的理解。本实用新型实验装置可以用来验证热力学第一定律与半导体材料的温差电动势率,其实验内容主要有两个方面：(1)电热转换,将电源1 的输入端A接在半导体制冷片上,电能做功,可以将热量从冷端输运到热端,这就是帕尔帖效应,热端获得的热量等于冷端失去的热量加上电能做的功,满足热力学第一定律,即能量守恒定律；(2)热电转换,两端存在温度差的半导体制冷片会在制冷片两端产生电势差,称之为塞贝克效应,通过测量不同温度差所对应的电势差,可以计算温差电动势率。

[0012] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

[0013] 本实用新型通过保持冷端温度一定，大大简化对热电转化以及电热转化效率的测量，同时也提高了测量精度。附图说明

[0014] 图1是本实用新型一种热电效应实验仪器简化图。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图1与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

[0016] 实施例1

[0017] 电源1为12V稳压电源,冷端载体2与热端载体4均为尺寸为 40mmX40mmX100mm的黄铜块,恒温水箱8为尺寸为90mmX90mmX150mm的水箱，半导体制冷片3用半导体材料辞化铋(Bi2Te3)做成,其尺寸为40mmx40mmx3mm,电源1的输入端A和输出端B分别通过导线5与半导体制冷片3相连接,冷端载体2和热端载体4分别用导热硅胶紧密粘结在半导体制冷片3的上下两个面,冷端载体2和热端载体4上各装有温度计6,该温度计6的精度为0.1℃的数字显示温度计,其中冷端载体2通过导热硅胶紧贴在恒温水箱8上，冷端载体2、半导体制冷片3、热端载体4与恒温水箱8均封装在绝热仓7内,该绝热仓是一个尺寸100mmX100mmX250mm的密闭有机玻璃盒,里面填充塑料泡沫用来绝热。

[0018] 对于电热转化实验，现有热电效应实验仪器，如申请号为200620078113.4，其实验数据是：当稳压电源为12V时,冷端温度在400s时间内下降6.2℃，热端温度升高8.0℃。记录温度计6变化，可以得到两条曲线-分别代表冷端载体2和热端载体4的温度变化。计算热电转化效率，需要分别对记录的两端温度进行描点划线，然后对两段曲线进行估值计算，分别求出热端载体4接受热能，以及冷端载体2失去热能。而对变化的两组数值进行估值运算会加大误差。使得结果与热电转换效益结果出现误差。

[0019] 而对本申请所述的热电效应实验仪器，其实验数据是：当稳压电源为12V 时,冷端温度在400s时间内下降0.1℃，因此冷端温度可视为恒定，热端温度升高2.0℃，对此组数据，只需要对热端温度读数进行估值运算即可，实验过程更为简便，实验结果更符合热电效应。

[0020] 对于电热转化实验，现有热电效应实验仪器，如申请号为200620078113.4，其实验数据是：当冷端载体2温度为30.1℃,热端载体4温度为72.2℃时,电源输出端B的电压为1.92V，计算出温差电动势率为0,0513V/℃。当冷端载体2 温度为34.0℃,热端载体4温度为
67.3℃时,电源输出端B的电压为1.66833V，计算出温差电动势率为0,0501V/℃。而对本专利仪器，其实验数据是：当冷端载体2温度为30.1℃,热端载体4温度为72.2℃时,电源输出端B的电压为 1.92V，计算出温差电动势率为0,0513V/℃。当冷端载体2温度为30.1℃,热端载体4温度为67.3℃时,电源输出端B的电压为1.88738V，计算出温差电动势率为0,0506V/℃。通过比较可以看出本专利的实验仪器所需步骤更为简洁，只需要记录热端载体4温度变化，且实验结果更接近计算结果。

[0021] 本实用新型中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

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