Termoelektrik etki sayfasının kaynağını görüntüle

{{Hakkında|fiziksel olaylar ile ilgili olan termoelektrik etki|Termoelektrik etkinin uygulamaları|termoelektrik malzeme|ve|termoelektrik soğutma}}
{{Termoelektrik etki|cTopic=Prensipler}}
'''Termoelektrik etki''', [[ısı]]nın doğrudan [[elektrik enerjisi]]ne veya tam tersine [[Enerji dönüşümü|dönüşümüdür]]. Bir termoelektrik cihazın her bir tarafında bir sıcaklık farklı olduğunda [[Gerilim (elektrik)|gerilim]] meydana gelir. Tam tersine, bir cihaza gerilim uygulandığında, sıcaklık farkı oluşur. Atomik boyutta uygulanan sıcaklık [[gradyan]]ı, malzemedeki [[elektriksel yük|yüklerinin]] sıcak taraftan soğuk tarafa yayılmasına neden olur.

Bu etki [[elektrik]] üretiminde, sıcaklık ölçümünde veya maddenin sıcaklıklığını değiştirmek için kullanılabilir. Uygulanan gerilimin kutbu tarafından belirlenen sıcaklık ve soğukluk yönünden dolayı, termoelektrik cihazlar sıcaklık kontrolünde yaygın kullanılır.

==Seebeck etkisi==
[[Dosya:Seebeck effect circuit 2.svg|sağ|küçükresim|Seebeck'in keşfettiği Seebeck etkisindeki devre şeması. A ve B farklı iki [[metal]]dir.]]
'''Seebeck etkisi''', [[sıcaklık]] farklılıklarının doğrudan elektriğe dönüşümüdür. Bu adı, Baltık Alman fizikçi Thomas Johann Seebeck'den dolayı aldı. Seebeck 1821'de, farklı iki metalden yapılmış ve birer uçları birleştirilen bu metaller arasındaki sıcaklık farklılığından dolayı, kapalı biçimdeki bir [[pusula]] iğnesinin saptırılabildiğini keşfetti. Bunun nedeni metallerin sıcaklık farklılığına farklı tepkiler vermesidir. Böylece bir [[Elektrik akımı|elektrik akım]] döngüsü ve bir [[manyetik alan]] oluşur. Seebeck, bunun elektrik akımından kaynaklandığını fark edemedi. Bu yüzden, bu termoelektrik etkiyi fenomen olarak adlandırdı. [[Danimarkalılar|Danimarkalı]] fizikçi [[Hans Christian Ørsted]] hatayı düzeltti ve "termoelektrik" terimini türetti. Bu etki tarafından oluşturulan gerilim, [[Kelvin]] farkı başına birkaç [[Volt|mikrovolt]]tur. [[Bakır]]-konstantan alaşımının, oda sıcaklığında Kelvin başına 41 mikrovoltluk bir Seebeck katsayısı vardır.

''V'' gerilimi şöyle ifade edilebilir:

:<math>V = \int_{T_1}^{T_2} \left( S_\mathrm{B}(T) - S_\mathrm{A}(T) \right) \, dT,</math>

Burada <math>S_A</math> ve <math>S_B</math>, A ve B metallerinin sıcaklık fonksiyonuna bağlı ısıl güçleri (Seebeck katsayıları); <math>T_1</math> ve <math>T_2</math>, iki birleşme noktasının sıcaklıklarıdır. Seebeck katsayıları sıcaklık fonksiyonu olarak doğrusal değildir ve [[Elektriksel iletken|iletkenlerin]] mutlak sıcaklıklarına, malzemelerine ve moleküler yapılarına bağlıdır. Eğer Seebeck katsayıları, ölçülen sıcaklık değeri için etkin olarak sabitse, yukarıdaki formül şöyle yakınsaklaştırılabilir:

:<math>V = (S_\mathrm{B} - S_\mathrm{A}) \cdot (T_2 - T_1).</math>

Seebeck etkisi sıcaklık farkını ölçmek için [[termokupl]]larda kullanılır. [[Mutlak sıcaklık]], birinin ucunu bilinen bir sıcaklık değerine ayarlayarak bulunabilir. Metalin bileşikleri bilinmiyor fakat [[elektrot|elektrod]]un bileşikleri biliniyorsa, elektrot sabit bir sıcaklığa maruz bırakılarak metal termoelektrik etkisine göre sınıflandırılabilir.

Seebeck etkisi tek bir iletkende vardır. Fakat pratikte, benzer metalllerin birleştirilmesi sonucu oluşan [[Elektrik devresi|devrelerinde]], net döngü gerilimi sıfır olduğundan dolayı ölçülemez.

=== Isıl güç ===
Isıl güç veya Seebeck katsayısı ''S'' ile ifade edilir. Bu, termoelektrik gerilime maruza kalan bir malzemenin, oluşan sıcaklık farkına verdiği tepkinin büyüklüğüdür. Malzemedeki taşınan her bir yük başına düşen [[entropi]]yi ifade eder. ''S'' birimi V/K olmasına rağmen daha çok µV/K kullanılır. Yüzlerce µV/K değeri, işaret ne olursa olsun, normalde iyi termoelektrik malzemedir. Malzemenin sıcaklığı ve kristal yapısı ''S’''ye etki eder. Normal metallerdeki ısıl güç azdır. Çünkü yarı dolu bantlarda negatif ve pozitif yükler, uygulanan termoelektrik gerilime karşı, birbirlerinin etkilerini sıfırlarlar (yok ederler). Bunun aksine [[yarı iletken]]lerde, [[elektron]]lar veya elektron delikleri taşarak ''S'' büyüklüğünün artmasına katkı sağlar. Isıl gücün işareti, taşınan yüklerin elektrik iletimindeki çokluğunu ifade eder.

Bir malzemenin iki ucu arasındaki <math> \Delta T </math> sıcaklık farkı eğer az ise, malzemenin ısıl gücü yaklaşık olarak şöyle ifade edilir:

:<math>S = - {\Delta V \over \Delta T}</math>

Bir ΔV termoelektrik gerilimi uçlarda görülebilir.

Bu ifade, <math>E</math> [[elektrik alanı]] ve <math>\nabla T</math> sıcaklık gradyanı ile yaklaşık olarak şöyle yazılabilir:

:<math>S = {E \over \nabla T}.</math>

İlgili malzemenin mutlak ısıl gücü, uygulamada yaklaşık olarak ölçülür. Çünkü, termoelektrik gerilimi ölçmek için bir [[voltmetre]]ye bağlanan elektrotlar malzemeye yerleştirilmelidir. Ardından ölçülen ısıl güç şöyle yazılır:

:<math>S_{AB} = S_B-S_A = {\Delta V_B \over \Delta T} - {\Delta V_A \over \Delta T}.</math>

[[Süperiletken]]lerde ''S'' = 0'dır. Taşınan yüklerde [[entropi]] oluşmaz. Bu, ilgili malzemenin mutlak ısıl gücünün tam ölçümüdür. Ayrıca <math>\mu</math> Thomson katsayısının ölçümünde malzeme <math>S = \int {\mu \over T} dT.</math> ilişkisi ile ısıl güç elde eder.

''S'', önemli bir malzeme parametresidir ve [[termoelektrik malzeme]]nin verimliliğini ifade eder. ''S'' ‘nin büyük olması termoelektrik gerilime ve verimin çok olmasına neden olur.

==Uygulamalar==
{{Ana|Termoelektrik üreteç}}
===Termoelektrik jeneratörler===
Seebeck etkisi, [[ısı motoru]] gibi çalışan, ancak daha az hantal, hareketli parçası olmayan ve genellikle daha pahalı ve daha az verimli termoelektrik jeneratörlerinde kullanılır. [[Atık ısı]]yı elektrik gücüne dönüştürmek için enerji santrallerinde ve otomobillerde [[yakıt verimliliği]]ni artırmak için [[Otomotiv termoelektrik üreteci|otomotiv termoelektrik jeneratörü]]'lerinde (ATG'ler) kullanılır. Uzay sondaları genellikle aynı mekanizmalı [[radyoizotop termoelektrik jeneratör]]'leri kullanır ancak gerekli ısı farkını oluşturmak için radyoizotopları kullanır. Son örnekler ocak fanları,<ref>{{Web kaynağı | url = https://stovefanreviews.com/teg-module-and-seebeck-effect/ |başlık= TEG Module and Seebeck Effect | website = StoveFanReviews.com |tarih= October 2013 | arşivurl = https://web.archive.org/web/20131118053720/https://stovefanreviews.com/teg-module-and-seebeck-effect/ | arşivtarihi = 18 Kasım 2013}}</ref>  vücut ısısıyla çalışan aydınlatma<ref>{{Web kaynağı | url = http://www.gizmag.com/lumen-flashlight/39893/ |başlık= Powered by body heat, Lumen flashlight never needs batteries |ad= Stanley |soyadı= Goodner | website = Gizmag |tarih= 16 Ekim 2015 | arşivurl = https://web.archive.org/web/20151017133314/http://www.gizmag.com/lumen-flashlight/39893/ | arşivtarihi = 17 Ekim 2015}}</ref> ve vücut ısısıyla çalışan akıllı saattir.<ref>{{Web kaynağı | url = https://www.technologyreview.com/s/602874/body-heat-powers-this-smart-watch |başlık= Body Heat Powers This Smart Watch; The Matrix PowerWatch is a FitBit competitor that exploits the temperature difference between your skin and the air for power. | yazar = Signe Brewster |tarih= 16 Kasım 2016 | website = [[MIT Technology Review]] |erişimtarihi= 7 Ekim 2019 | arşivurl = https://web.archive.org/web/20161117152300/https://www.technologyreview.com/s/602874/body-heat-powers-this-smart-watch | arşivtarihi = 17 Kasım 2016}}</ref>

=== Peltier etkisi ===
{{Ana|Termoelektrik soğutma}}
Peltier etkisi, küçük ve dolaşım sıvısı veya hareketli parçası olmayan [[buzdolabı]] yapmak için kullanılabilir. Peltier etkisi aynı zamanda birçok termal döngüleyici, [[Polimeraz zincir reaksiyonu]] (PCR) ile DNA'yı büyütmede kullanılan laboratuvar cihazında da kullanılır. PCR, numunelerin belirli sıcaklıklara döngüsel olarak ısıtılmasını ve soğutulmasını gerektirir. Küçük bir alana birçok termokuplun eklenmesi, birçok numunenin paralel olarak büyütülmesini sağlar.

===Sıcaklık ölçümü===
{{Ana|Termokupl}}
[[Termokupl]]'lar ve [[termopil]]'ler, iki nesne arasındaki sıcaklık farkını ölçmek için Seebeck etkisini kullanan cihazlardır.
Termokupllar, bir bağlantının sıcaklığını sabit tutarak veya onu bağımsız olarak ölçerek genellikle yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılır ([[Termokupl|soğuk bağlantı telafisi]]). Termopiller, çok küçük sıcaklık farklarının hassas ölçümleri için elektriksel olarak seri bağlı birçok termokupl kullanır.

===Nem alıcılar===
Peltier [[nem]] alıcılar, nemli havayı soğuk bir ısı emiciye basarak çalışır. Hava soğuk yüzeyin üzerinden geçerken soğur ve içerdiği [[su buharı]] soğutucu üzerinde yoğunlaşır. Su daha sonra bir su tankına damlar. Kuru hava, odaya geri bırakılmadan önce Peltier hücresinin sıcak tarafını soğutmak için başka bir ısı emici üzerinden geçirilebilir.

==Ayrıca bakınız==
* [[Isı aktarımı]]
* [[Joule yasası]]
* [[Spintronik]]
* [[Termoelektrik soğutma]]
* Nernst etkisi – bir manyetik alanda elektrik iletimine izin veren bir numune ve birbirine normal (dik) sıcaklık gradyanı olduğunda oluşan termoelektrik doğa olayı
* Ettingshausen etkisi – manyetik alandaki bir iletkendeki akımı etkileyen termoelektrik doğa olay
* Piroelektrik – ısıtma/soğutma sonrasında bir kristalde elektrik kutuplaşması oluşturulması, termoelektrikten farklı bir etkidir
* Termogalvanik hücre - farklı sıcaklıklarda elektrotlarla bir galvanik hücreden elektrik enerjisi üretimi

== Kaynakça ==
{{Kaynakça}}

[[Kategori:Termodinamik]]
[[Kategori:Elektrik]]
[[Kategori:Fiziksel olaylar]]
[[Kategori:Enerji dönüşümü]]
[[Kategori:Spintronik]]