F47 - Seebeckův jev

kontaktní potenciál

Cíl

Ukázat, že kontaktní potenciál pro dvě styčné látky A a B klesá s rozdílem teplot styčných ploch.

Pomůcky

• 2 x modul teploměr,
• modul voltmetr,
• polovodičový Peltiérův článek - např. typ 1703 velikost 15x15x4 mm (cena cca 600,- Kč), resp. typ 12705 velikost 40x40x4 mm (cena cca 1.500,- Kč),
• led, vroucí voda, dvě stejné kovové krychličky pokud možno s vyvrtaným otvorem na teploměr,
• elektrická ploténka

Provedení

V programu nastavíme celkový čas kolem 300 sekund, vzorkovací frekvenci 1 až 5 Hz a manuální start. Do kanálů A a B zapojíme teploměry a upravíme jejich rozsah např. na hodnotu 15 až 45°C (viz. F52 - úprava rozsahu teploměru). Do kanálu C dáme modul voltmetr s rozsahem O až 1V (v závislosti na typu článku a předpokládaném rozdílu teplot). Peltiérův článek připojíme k voltmetru. Kovové kostky nahřejeme (či ochladíme) pomocí horké vody či ledu. Poté je přitiskneme z obou stran článku a do otvorů v nich vložíme teploměry. Odstartujeme měření a sledujeme vznik a pokles napětí v závislosti na zmenšujícím se rozdílu teplot styčných ploch (jedna kostka chladne, druhá se ohřívá).

Pozn.: Pokud nechceme provádět úpravu rozsahu teploměru, můžeme teploty sledovat v digitálním zobrazení. I tak je pokus velmi názorný.

Vysvětlení

Již v roce 1795 pozoroval Volta, že při styku dvou různých kovů vzniká mezi nimi takzvaný kontaktní potenciál, jehož velikost závisí na materiálu. Dotýkají-li se totiž dvě látky, které se liší svou výstupní prací a prostorovou hustotou elektronového plynu, přechází jedním směrem více elektronů než druhým. To, že je velikost kontaktního napětí ovlivněna i teplotou obou styčných ploch, objevil v roce 1821 Seebeck. Celkový rozdíl potenciálů (experimentálně stanovený) je kvadratickou funkcí teploty U = a (T - T₀) + 1/2 b (T - T₀)², kde a, b jsou konstanty, charakteristické pro určitou dvojici látek.

Látka	a(mV/grad)	b(mV/grad)	Rozsah teplot (°C)
Bizmut	-44	-46	-200 až 100
Konstantan	-38	-9	0 až 400
Měď	3	1	0 až 100
Zlato	3	1	-200 až 125
Rtuť	-9	-3	0 až 200
Nikl	-19	-3	0 až 200
Platina	-2	-3	0 až 100
Platina-Iridium (85%, 15%)	15	1	0 až 1200
Stříbro	3	1	0 až 100
Wolfram	2	3	0 až 100

Tab.: Všechny uvedené hodnoty platí pro kombinaci dané látky s olovem. Pro kombinaci dvou látek A a B z tabulky platí a_AB = a_A - a_B, b_AB = b_A - b_B.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014