열전기변환 세미나

목차

실험목적
실험기구
실험이론
실험방법
실험결과
고찰

본문내용

2.실험목적
열전기 전환실험에서 볼 수 있는 제베크 효과와 펠티에 효과를 통해 열역학 제1 법칙, 제 2법칙을 이해할 수 있다.
1.실험기구
3. 실험이론
(1) 제베크효과 [Seebeck effect]
두 종류의 금속을 고리 모양으로 연결하고, 한쪽 접점을 고온, 다른 쪽을 저온으로 했을 때 그 회로에 전류가 생기는 현상.
ΔT → E 로 에너지 전환됨.
(2) 펠티에 효과 [ Peltier Effect ]
두 종류의 금속을 접속하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상.
E → ΔT 로 에너지가 전환됨.
ΔT → E
(3) 열역학 제 1법칙
에너지는 창조될 수도 없고 소멸될 수도 없다. 열적인 계에 적용된 에너지 보존 법칙을 열역학 제 1법칙이라 부른다. 이 법칙은 일반적으로 다음과 같은 형태로 나타낸다.
어떤 계에 열이 가해지면 그 열은 항상 같은 양의 다른 에너지로 전환된다.
가해진(공급된) 열에너지 = 내부 에너지의 증가 + 계가 외부에 한 일
(4) 열역학 제 2법칙
일을 열로 완전히 바꾸는 일은 쉽다. 그러나 역으로 열을 일로 완전히 바꾸는 것은 불가능하다. 열기관을 예로 들면 ① 고온의 열원에서 열을 흡수하여 내부 에너지를 증가시키고, ② 내부 에너지의 일부를 역학적인 일로 바꾸며, ③ 남은 에너지를 저온의 열원으로 방출한다.
열역학 제 2법칙은 어떤 열기관이라도 흡수한 열을 모두 역학적인 일로 바꿀 수 없다는 것을 말해 준다. 열의 일부만이 일로 바뀌고, 나머지는 방출된다. 열기관에 대한 열역학 제 2법칙은 다음과 같다.
고온(T고온)과 저온(T저온)사이에서 작동하는 열기관의 경우, 흡수된 열의 일부분만 일로 바꿀 수 있고 나머지는 저온으로 방출된다.
(5) 엔트로피
질서 있는 에너지가 무질서한 에너지로 변하려는 경향은 엔트로피라는 개념으로 잘 설명될 수 있다. 엔트로피는 무질서의 정도를 나타내는 물리량이다. 무질서해지면 엔트로피는 증가한다. 열역학 제 2법칙은 모든 자연현상은 엔트로피가 항상 증가하는 방향으로 일어난다는 것을 말해 주고 있다.
엔트로피를 수식적으로 나타내면 다음과 같다. 이상적인 열역학적인 계에서 일어난 엔트로피의 증가(ΔS)는 그 계에 가해준 열량(ΔQ)을 온도(T)로 나눈 것과 같다. 즉 . ΔS=ΔQ/T
4. 실험방법
(1) 제베크효과 [Seebeck effect]
① 스위치를 “up”상태로 놓는다.
② 뜨거운 물이 담긴 컵과 차가운 물이 담긴 컵에 두 개의 금속 다리를 담근다.(두 물의 온도차가 클수록 확실한 효과)
③ fan운동을 관찰한다.
④ 이번엔 뜨거운 물과 차가운 물을 섞는다.
⑤ 두 금속 다리를 한꺼번에 컵에 담근다.
⑥ fan운동을 관찰한다.
(2) 펠티에 효과 [ Peltier Effect ]
①Red와 Black의 전극에 직류전원의 5V,3A를 연결한다
②스위치를“DOWN”상태로 놓는다.
③전력공급
④디지털 모니터를 이용해서 금속다리의 온도차를 측정(실내온도에서 측정)
※주의

참고자료

· 없음