تھرمو الیکٹرک سیبیک اثر: یہ کیا ہے؟ تھرموکوپل اور تھرمو الیکٹرک جنریٹر کیسے کام کرتے ہیں اور کام کرتے ہیں۔

اگر مختلف دھاتوں سے بنی دو سلاخوں کو ایک ساتھ مضبوطی سے دبایا جائے تو ان کے رابطے پر ایک دوہری برقی تہہ اور اسی طرح کا ممکنہ فرق بن جائے گا۔

یہ رجحان دھات سے الیکٹرانوں کے کام کے فنکشن کی اقدار میں فرق کی وجہ سے ہے، جو دو رابطہ کرنے والی دھاتوں میں سے ہر ایک کی خصوصیت ہے۔ دھات سے الیکٹران کا کام کا کام (یا صرف کام کا کام) وہ کام ہے جو دھات کی سطح سے الیکٹران کو ارد گرد کے خلا میں منتقل کرنے کے لیے خرچ کیا جانا چاہیے۔

عملی طور پر، کام کا فنکشن جتنا بڑا ہوگا، الیکٹران کے انٹرفیس کو عبور کرنے کا امکان اتنا ہی کم ہوگا۔ نتیجے کے طور پر، یہ پتہ چلتا ہے کہ ایک منفی چارج رابطے کی طرف جمع ہوتا ہے، جہاں ایک اعلی (!) کام کی تقریب کے ساتھ دھات واقع ہے، اور کم کام کے فنکشن کے ساتھ دھات کی طرف ایک مثبت چارج جمع ہوتا ہے.

اطالوی ماہر طبیعیات الیسنڈرو وولٹا نے اس رجحان کا مشاہدہ کیا اور اسے بیان کیا۔ تجربے سے اس نے دو قوانین اخذ کیے جنہیں آج کے نام سے جانا جاتا ہے۔ وولٹا کے قوانین.

وولٹا کا پہلا قانون اس طرح لگتا ہے: دو مختلف دھاتوں کے رابطے پر، ایک ممکنہ فرق پیدا ہوتا ہے، جو کیمیائی نوعیت اور جنکشن کے درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے۔

وولٹا کا دوسرا قانون: سیریز سے منسلک تاروں کے سروں پر ممکنہ فرق درمیانی تاروں پر منحصر نہیں ہوتا ہے اور اس ممکنہ فرق کے برابر ہوتا ہے جو اس وقت ہوتا ہے جب سب سے باہر کی تاریں ایک ہی درجہ حرارت پر جڑی ہوتی ہیں۔

کلاسیکی الیکٹران تھیوری کے نقطہ نظر سے، وولٹا کے تجربے کے غیر معمولی نتائج کی وضاحت بہت آسان ہے۔ اگر ہم دھات کے باہر پوٹینشل کو صفر کے طور پر لیتے ہیں، تو دھات کے اندر ایک پوٹینشل کے ساتھ؟ ویکیوم کے نسبت الیکٹران کی I توانائی اس کے برابر ہوگی:

کام کے افعال A1 اور A2 کے ساتھ دو مختلف دھاتوں کو رابطے میں لاتے ہوئے، ہم دوسری دھات سے الیکٹران کی ضرورت سے زیادہ منتقلی کا مشاہدہ کریں گے، کم کام کے فنکشن کے ساتھ، پہلی دھات میں، جس کا کام کا فنکشن زیادہ ہے۔

اس منتقلی کے نتیجے میں، پہلی دھات میں الیکٹرانوں کا ارتکاز (n1) دوسری دھات (n2) میں الیکٹرانوں کے ارتکاز کے مقابلے میں بڑھے گا، جو الیکٹران گیسوں کے پھیلنے والے بہاؤ کے الٹ زائد کو پیدا کرے گا۔ کام کے افعال میں فرق کی وجہ سے بہاؤ۔

دو دھاتوں کی باؤنڈری پر توازن کی حالت میں، درج ذیل ممکنہ فرق قائم کیا جائے گا:

اسٹیشنری ممکنہ فرق کی قدر کا تعین اس طرح کیا جا سکتا ہے:

یہ رجحان، جس میں رابطے کا امکانی فرق ہوتا ہے، جو ظاہر ہے کہ درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے، کہا جاتا ہے تھرمو الیکٹرک اثر یا سیبیک اثر… Seebeck اثر تھرموکوپلز اور تھرمو الیکٹرک جنریٹرز کے آپریشن کو زیر کرتا ہے۔

تھرموکوپل دو مختلف دھاتوں کے دو جنکشن پر مشتمل ہوتا ہے۔اگر جنکشن میں سے ایک کو دوسرے سے زیادہ درجہ حرارت پر برقرار رکھا جاتا ہے، تو a تھرمو ای ایم ایف:

تھرموکوپلز کا استعمال درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے کیا جاتا ہے، اور مختلف تھرموکوپلز سے حاصل کردہ بیٹریوں کو EMF ذرائع اور یہاں تک کہ تھرمو الیکٹرک جنریٹر کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔

تھرمو الیکٹرک جنریٹر میں، جب دو مختلف دھاتوں کے جنکشن کو گرم کیا جاتا ہے، کم درجہ حرارت پر واقع آزاد کنڈکٹرز کے درمیان، تھرمو الیکٹرک پوٹینشل فرق یا تھرمو ای ایم ایف پیدا ہوتا ہے۔ سرکٹ، یعنی تھرمل انرجی کو برقی توانائی میں براہ راست تبدیل کیا جائے گا۔

جیسا کہ وولٹا نے کہا، Seebeck گتانک اس تھرموکوپل میں شامل دھاتوں کی نوعیت پر منحصر ہے۔ مختلف تھرموکوپلز کے لیے تھرمو ای ایم ایف کی قدریں مائیکرو وولٹس فی ڈگری میں ناپی جاتی ہیں۔

اگر آپ دو جگہوں پر جڑی ہوئی دو مختلف دھاتوں A اور B پر مشتمل ایک انگوٹھی کا تار لیں اور ایک جنکشن کو درجہ حرارت T1 پر گرم کریں تاکہ درجہ حرارت T1 T2 (دوسرے جنکشن کا درجہ حرارت) سے زیادہ ہو، پھر گرم میں۔ کرنٹ کو دھات B سے دھات A کی طرف لے جائے گا، اور سردی میں - دھات A سے دھات B کی طرف۔ اس معاملے میں دھات A کی تھرمو برقی مقناطیسی فیلڈ کو دھات B کے حوالے سے مثبت سمجھا جاتا ہے۔

تمام معلوم دھاتوں کی تھرمو ای ایم ایف کوفیشینٹس کی اپنی قدریں ہوتی ہیں، انہیں ایک کالم میں لگاتار ترتیب دیا جا سکتا ہے تاکہ ہر دھات مندرجہ ذیل کے سلسلے میں مثبت تھرمو ای ایم ایف دکھائے۔

مثال کے طور پر، یہاں تھرمو ای ایم ایف کی ایک فہرست ہے (ملی وولٹ میں ظاہر کی گئی ہے) جس کا نتیجہ اس وقت نکلے گا جب مخصوص دھاتوں کو پلاٹینم کے ساتھ ملا کر 100 ڈگری کے رابطہ درجہ حرارت کے فرق کے ساتھ:

دیئے گئے اعداد و شمار کی مدد سے، یہ تعین کرنا ممکن ہے کہ کس قسم کا تھرمو ای ایم ایف نکلے گا، مثال کے طور پر، تانبا اور ایلومینیم جڑے ہوئے ہیں اور رابطے کے درجہ حرارت کا فرق 100 ڈگری پر برقرار ہے۔ چھوٹی تھرمو ای ایم ایف قدر کو بڑی سے گھٹانا کافی ہے۔ لہذا، 100 ڈگری کے درجہ حرارت کے فرق کے ساتھ ایک تانبے-ایلومینیم کا جوڑا 0.74 - 0.38 = 0.36 (mV) کے برابر تھرمو ای ایم ایف دے گا۔

خالص دھاتوں پر مبنی تھرمو الیکٹرک جنریٹر کارآمد نہیں ہیں (ان کی کارکردگی تقریباً 1% ہے)، اس لیے وہ بڑے پیمانے پر استعمال نہیں ہوتے ہیں۔ یہ بات قابل توجہ ہے، تاہم، سیمی کنڈکٹر تھرمو الیکٹرک کنورٹرز، جو 7% تک کی کارکردگی دکھاتے ہیں۔

وہ انتہائی ڈوپڈ سیمی کنڈکٹرز پر مبنی ہیں، گروپ V چالکوجینائیڈز پر مبنی ٹھوس محلول۔ "گرم" سائیڈ کو مستقل درجہ حرارت پر رکھنے کے لیے سورج کی روشنی یا پہلے سے گرم تندور کی حرارت موزوں ہے۔

اس طرح کے آلات دور دراز کے مقامات پر توانائی کے متبادل ذرائع کے طور پر لاگو ہوتے ہیں: لائٹ ہاؤسز، ویدر سٹیشنز، خلائی جہاز، نیویگیشن بوائے، ایکٹو ریپیٹرز، تیل اور گیس کی پائپ لائنوں کے سنکنرن سے بچاؤ کے لیے اسٹیشن۔

تھرمو الیکٹرک جنریٹرز کے اہم فوائد میں حرکت پذیر پرزوں کی عدم موجودگی، پرسکون آپریشن، نسبتاً چھوٹا سائز اور ایڈجسٹمنٹ میں آسانی ہے۔ ان کی اہم خرابی - 6% کے علاقے میں انتہائی کم کارکردگی، ان فوائد کو بے اثر کر دیتی ہے۔