基于Peltier效应的热学过程综合性研究实验装置A COMPREHENSIVE EXPERIMENTAL DEVICE BASED ON PELTIER EFFECT FOR THE STUDY OF THERMAL PROCESSES
罗睿鹏,瞿盟津,陈佳丽,刘伟,史庆藩
摘要(Abstract):
当电流通过热电偶电路时,在一个结放出热量,在另一个结吸收热量,这种效应称为Peltier效应,是非平衡态热力学的重要知识点。本文设计制作了一种基于Peltier效应的热学过程综合性研究实验装置。利用该装置实验研究了工作电流对半导体制冷片冷热端温差的影响,其结果与考虑了热传导、焦耳热效应和Peltier效应的传热模型相吻合;实验研究了冷端及保温盒内温度随时间的变化规律;重要的是利用Peltier效应在制冷过程中产生的大量热量同时开展了傅里叶热传导定律的研究。本实验装置相关实验项目应用于大学物理实验课程,教学效果良好。
关键词(KeyWords): 半导体制冷;热电堆;大学物理实验
基金项目(Foundation):
作者(Author): 罗睿鹏,瞿盟津,陈佳丽,刘伟,史庆藩
参考文献(References):
- [1] 林宗涵.热力学与统计物理学[M].北京:北京大学出版社,2018.
- [2] 张哲皇,李学金.珀尔贴效应演示仪的研制[J].大学物理实验,1999(4):45-48.ZHANG Z H,LI X J.The development of Peltier effect demonstrator[J].Physical Experiment of College,1999(4):45-48.(in Chinese)
- [3] 华诤,秦松,孙伟鹏,等.半导体制冷演示实验[J].物理实验,2002(5):47-48.HUA Z,QIN S,SUN W P,et al.Demonstration experiment for semiconductor refrigeration[J].Physics Experimentation,2002(5):47-48.(in Chinese)
- [4] 尚剑锋,史湘伟,刘雪林,等.太阳能供电半导体制冷与温差发电演示仪[J].实验技术与管理,2013,30(5):52-55.SHANG J F,SHI X W,LIU X L,et al.Demonstration instrument for solar-powered semiconductor refrigeration and thermoelectric power generation[J].Experimental Technology and Management,2013,30(5):52-55.(in Chinese)
- [5] 徐德胜.半导体制冷与应用技术[M].上海:上海交通大学出版社,1992.
- [6] 戴维涵,代彦军,张鹏,等.半导体制冷元件特性参数测量及选用[J].上海交通大学学报,2004(10):1669-1672.DAI W H,DAI Y J,ZHANG P,et al.Measurement for the characteristic parameters and selection of thermoelectric cooling modules[J].Journal of Shanghai Jiaotong University,2004(10):1669-1672.(in Chinese)