Thermoelektrische Spannungsreihe
Allgemeines
Werden zwei Leiter aus verschiedenen Stoffen an ihren Enden miteinander verbunden, z. B. verschweißt, so fließt in einem geschlossenen Kreis – ohne fremde Spannung – ein elektrischer Strom (Thermodiffusionsstrom), wenn die beiden KontaktsteIlen unterschiedlich hohe Temperaturen haben. An den warmen Leiterenden ist die Bewegungsenergie der freien Elektronen höher als an den kalten. Folglich bewegen sich die höherenergetischen Elektronen in Richtung des Leiterendes mit den niederenergetischen Elektronen. Durch diesen thermoelektrischen Effekt entsteht zwischen den Leiterenden mit unterschiedlichen Temperaturen materialabhängig eine elektrische Spannung – die Thermospannung.
Seebeck-Effekt
Den genannten thermoelektrischen Effekt – das Entstehen von Thermospannungen (Thermoelektrizität) – entdeckte der deutschbaltische Physiker und Arzt Thomas Johann Seebeck (1770–1831) zehn Jahre vor seinem Tode. Dieser physikalische Effekt wird zu Ehren seines Entdeckers seitdem „Seebeck-Effekt“ genannt. Umgekehrt entsteht ein Temperaturunterschied zwischen den Verbindungsstellen zweier verschiedener Leiter mit unterschiedlichen elektronischen Wärmekapazitäten, wenn – wie der französische Physiker Jean Charles Athanase Peltier (1785–1845) im Jahre 1834 nachwies – ein von außen zugeführter elektrischer Strom die jeweilige Leiterschleife durchfließt. Zur thermoelektrischen Stromerzeugung unter Ausnutzung des Seebeck-Effekts dienen meist Halbleiter-Thermoelemente, die als Thermogeneratoren (Seebeck-Elemente) Wärme verschleißfrei ohne bewegliche Teile direkt in elektrische Energie umwandeln. Eine solche Umwandlung findet beispielsweise in Raumsonden zur Erforschung sonnenferner Planetenregionen statt, wo die Solarenergie zur Versorgung der elektrischen Geräte nicht mehr ausreicht.
Ordnungsprinzip
Die erste thermoelektrische Spannungsreihe stellte Seebeck im Jahre 1823 auf. In ihr sind die Metalle und Halbleiter nach steigender differenzieller Thermospannung, bezogen auf Platin (Nullpunkt), systematisch geordnet.
Autor: R. Müller
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