معامل نيرنست والتأثير الكهروحراري

مقدمة عن تأثير نيرنست

تأثير نيرنست هو ظاهرة تُلاحَظ في المواد الموصلة عندما تتعرض لتدرج في درجة الحرارة ومجال مغناطيسي عمودي. ينتج عن هذا التأثير توليد جهد عرضي عمودي على كل من تدرج درجة الحرارة والمجال المغناطيسي. معامل نيرنستهو معامِل نيرنستهو بارامتر يقيس مقدار هذا الجهد المستعرض بالنسبة إلى المجالات المطبقة.

مقدمة عن التأثير الكهروحراري

يشمل التأثير الكهروحراري الحراري ظواهر مختلفة حيث تولد الاختلافات في درجات الحرارة داخل المادة جهدًا كهربائيًا أو العكس. ويشمل تأثير سيبيك وتأثير بلتيير وتأثير نيرنست. ويتم تسخير هذه التأثيرات في تطبيقات مثل توليد الطاقة والتبريد واستشعار درجة الحرارة.

تطبيقات معامل نيرنست

يلعب معامل نيرنست دورًا محوريًا في العديد من التطبيقات المتقدمة:

توصيف المواد

من خلال قياس معامل نيرنست، يمكن للباحثين الحصول على نظرة ثاقبة للخصائص الإلكترونية للمواد، بما في ذلك تركيز الناقل وحركيته.

استشعار المجال المغناطيسي

إن حساسية تأثير نيرنست للمجالات المغناطيسية تجعله مفيداً في تصميم أجهزة استشعار دقيقة للمجال المغناطيسي.

الأجهزة الكهروحرارية

في المولدات والمبردات الكهروحرارية الحرارية، يساعد فهم معامل نيرنست في تحسين أداء الجهاز في ظل ظروف مغناطيسية وحرارية متفاوتة.

العوامل المؤثرة على معامل نيرنست

تؤثر عدة عوامل على معامل نيرنست في المواد:

• درجة الحرارة:يمكن أن يؤديارتفاعدرجات الحرارة إلى تعزيز تفاعلات الفونون، مما يؤثر على استجابة نيرنست.
• قوة المجال المغناطيسي: يؤثر حجم المجال المغناطيسي المطبق بشكل مباشر على الجهد المستعرض المتولد.
• تركيب المادة: تُظهر المواد المختلفة معاملات نيرنست متفاوتة بناءً على بنيتها الإلكترونية وديناميكيات الناقل.
• البنية البلورية: يمكن أن يعزز التماثل والبنية الشبكية للمادة تأثير نيرنست أو يكبحه.

المقارنة مع التأثيرات الكهروحرارية الأخرى

لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

الأسئلة المتداولة

ما الذي يميز تأثير نيرنست عن تأثير سيبيك؟
يولد تأثير نيرنست جهدًا مستعرضًا في وجود كل من تدرج درجة الحرارة والمجال المغناطيسي، في حين أن تأثير سيبيك ينتج جهدًا من تدرج درجة الحرارة فقط.

كيف يُقاس معامل نيرنست؟
يقاس عن طريق تطبيق تدرج درجة حرارة ومجال مغناطيسي معروفين على مادة ما ثم قياس الجهد المستعرض الناتج.

في أي المواد يكون تأثير نيرنست أكثر بروزًا؟
يكون تأثير نيرنست مهمًا بشكل خاص في المواد ذات حاملات الشحنة عالية الحركة، مثل بعض أشباه الموصلات والموصلات الفائقة.

هل يمكن استخدام تأثير نيرنست في حصاد الطاقة؟
نعم، يمكن أن يساهم في حصاد الطاقة الكهروحرارية، خاصة في البيئات التي توجد فيها مجالات مغناطيسية.

كيف يؤثر المجال المغناطيسي على معامل نيرنست؟
عادةً ما يعزز المجال المغناطيسي الأقوى معامل نيرنست عن طريق زيادة الجهد المستعرض المتولد لتدرج درجة حرارة معينة.