|
|
(4 szerkesztő 48 közbeeső változata nincs mutatva) |
1. sor: |
1. sor: |
− | <wlatex>
| + | === slideshow === |
| | | |
− | <!--[[Kategória:Mechanika]]--> | + | <slideshow sequence="random" transition="fade" refresh="1000"> |
− | [[Kategória:Elektromosságtan]]
| + | <div>1</div> |
− | [[Kategória:Hőtan]]
| + | <div>2</div> |
− | <!--[[Kategória:Kvantummechanika]]--> | + | <div>három</div> |
− | <!--[[Kategória:Statisztikus fizika]]--> | + | </slideshow> |
− | <!--[[Kategória:Nanofizika]]--> | + | |
− | <!--[[Kategória:Optika]]--> | + | |
− | <!--[[Kategória:Szilárdtestfizika]]--> | + | |
− | <!--[[Kategória:Mag és részecskefizika]]--> | + | |
− | <!--[[Kategória:Informatika]]--> | + | |
− | [[Kategória:Laborgyakorlat]]
| + | |
− | <!--[[Kategória:Fizika laboratórium 1.]]-->
| + | |
− | [[Kategória:Fizika laboratórium 2.]]
| + | |
− | <!--[[Kategória:Fizika laboratórium 3.]]-->
| + | |
− | <!--[[Kategória:Fizika laboratórium 4.]]-->
| + | |
− | [[Kategória:Szerkesztő:Vankó]]
| + | |
| | | |
− | ''A mérés célja:''
| + | === email tag === |
− | * elmélyíteni a hallgatók termoelektromos effektusokkal kapcsolatos ismereteit,
| + | |
− | * megismertetni a hallgatókat a félvezető termoelemmel és a Peltier-elemmel (termoelektromos hűtő elemmel).
| + | |
| | | |
− | ''Ennek érdekében:''
| + | <email>user kukac example.org</email> |
− | * összefoglaljuk a félvezető termoelemmel és a Peltier-elemmel kapcsolatos elméleti tudnivalókat,
| + | <email>user2 kukac example2.org</email> |
− | * mérések segítségével meghatározzuk a félvezető termoelem és a Peltier-elem fontosabb jellemzőit,
| + | |
− | * a mért Seebeck és Peltier együttható hányadosából meghatározzuk az abszolút hőmérsékletet.
| + | |
| | | |
− | __TOC__
| + | ===Teszt (1)=== |
| + | [[file:proba.jpg]] |
| | | |
− | ==Elméleti összefoglaló==
| + | <wlatex> |
| + | $\left\{ \frac{dv_x'}{dt'} \right\}$ |
| + | </wlatex> |
| | | |
− | A [[Hőmérsékletérzékelők hitelesítése]] című mérés elméleti részében részletesebben foglalkoztunk a két vezetőből készült termoelemek működésével és alkalmazásával. Most az ott elmondottakra is támaszkodunk.
| + | Hogy néz ki a szövegközi képlet <math display="inline">\left[\sum_i\cdot\sqrt[3]{125}\right]</math> mathban |
| | | |
− | ===Termoelektromos jelenségek===
| + | illetve hogy néz ki <wlatex>$\left[\sum_i\cdot\sqrt[3]{125}\right]$</wlatex> wlatexben? |
| | | |
− | A félvezető termoelem és a Peltier-elem működését termoelektromos és hőtani folyamatok határozzák meg. A termoelektromos jelenségek elektromos és hőtani folyamatok közötti kapcsolatokat adnak meg. Összefoglalónkat ezen effektusok (a Seebeck-, a Peltier-, a Thomson-effektus) és a Joule-hő ismertetésével kezdjük, majd a tisztán hőtani folyamatok leírásával folytatjuk, míg végül megvizsgáljuk ezek együttes hatását a termoelem és a Peltier-elem viselkedésére.
| |
| | | |
− | A termoelektromos jelenségek fémek esetében is fellépnek, de az effektusok sokkal erősebbek félvezetők alkalmazásakor: például egy félvezető termoelem hőfoktényezője egy nagyságrenddel nagyobb, mint egy fém termoelemé. Ezért a gyakorlatban használt Peltier-elemek (termoelektromos hűtőelemek) is félvezetőkből készülnek és a mérésen is ilyet használunk.
| + | <wlatex> |
| + | Alma $n$ körte $x$ |
| + | $$(a+b)^2=a^2+2a\cdot b+b^2$$ |
| + | Alma $\left(\mathbf{n}\right)$ körte $x$ |
| + | $\left[(a+b)^2=a^2+2a\cdot b+b^2\right]$ |
| | | |
− | Egy n- és p-típusú félvezetőből kialakított termoelemet mutat az 1/b ábra. Ha az '''A''' és '''B''' pont <math>T_0</math> hőmérsékleten van és '''C''' pont hőmérséklete <math>T</math>, (<math>T\neq T_0</math>) az '''A''' és '''B''' pont között <math>U</math> feszültséget mérhetünk. Ez a Seebeck-effektus. Az effektusra jellemző az anyagtól és hőmérséklettől függő <math>\alpha</math> állandót az <math>\alpha = \left( \frac{{\rm d}U}{{\rm d}T}\right)_{T_0}$</math> egyenlettel definiáljuk.
| |
| | | |
− | Ha a fenti összeállításon áram folyik, az áram irányától függően a '''C''' pontban hő szabadul fel, vagy hő nyelődik el. Ez a Peltier-effektus.
| + | </wlatex> |
− | Az egységnyi idő alatt felszabaduló vagy elnyelt hőnek megfelelő hőteljesítmény (<math>P_P</math>) arányos az <math>I</math> árammal: <math>P_P=\frac{{\rm d}Q}{{\rm d}t}=\pi I=\alpha TI$</math> ahol <math>Q</math> a hő, <math>\pi</math> a Peltier-együttható, <math>T</math> az abszolút hőmérséklet, míg <math>\alpha</math> a Seebeck-együttható.
| + | <wlatex>Szövegközi $10^{-10}$ m</wlatex> |
| | | |
− | Amikor <math>I</math> áram folyik olyan homogén vezetőben, amelyben az áram irányába eső <math>{\rm d}T/{\rm d}x</math> gradiens van, az áram és a hőmérséklet gradiens irányától, valamint a vezető anyagától függően hő szabadul fel, vagy nyelődik el. Ez a Thomson-effektus. Az időegység alatt a vezető egységnyi hosszúságú részében fejlődő Thomson-hő arányos az áramerősséggel és a hőmérséklet gradienssel: <math>P_T=\tau \frac{{\rm d}T}{{\rm d}x} I$</math> ahol <math>\tau</math> a vezető anyagától és a hőmérséklettől függő előjeles mennyiség, a Thomson-állandó. A Thomson-hő pozitív előjelű – azaz hő szabadul fel – ha <math>\tau</math> pozitív előjelű és az áram a magasabb hőmérsékletű hely felől az alacsonyabb hőmérsékletű hely felé folyik.
| + | <wlatex>Szövegközi,kisebb $\scriptstyle 10^{-10}$ m</wlatex> |
| | | |
− | Az árammal átjárt vezetőben hő szabadul fel: az úgynevezett Joule-hő. A Joule-törvény értelmében a teljesítmény, ha <math>R</math> ellenállású vezetőn <math>I</math> áram folyik: <math>P_J=I^2 R$$
| + | Képlet nélkül: 10<sup>-10</sup> m. |
− | | + | |
− | Az eszköz működésével kapcsolatos "tisztán" hőtani folyamatok közül egyedül az elem belsejében lejátszódó hővezetés hatását vesszük figyelembe. Ha a meleg oldal <math>T_1</math> és a hideg oldal <math>T_0</math> hőmérsékletű (<math>T_1 > T_0</math>), akkor a meleg oldalról a hideg oldal felé lejátszódó hővezetés teljesítménye: <math>P_v=\lambda \frac{A}{d}\left(T_1-T_0\right)$</math> ahol <math>\lambda</math> a hővezető-képesség, <math>A</math> az elem keresztmetszetének területe és <math>d</math> a vastagság. A termoelemként és Peltier-elemként is használható eszköz vázlata a 1/d ábrán látható.
| + | |
− | | + | |
− | {| cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
| + | |
− | |-
| + | |
− | | [[Fájl:termoelempeltier_1_abra.jpg|közép|600px|]]
| + | |
− | |-
| + | |
− | | align="center"|1. ábra
| + | |
− | |}
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | ===Félvezető termoelem===
| + | |
− | | + | |
− | Ha két fémből ('''1''' és '''2''') termoelemet hozunk létre (1/a ábra), az '''A''' és '''B''' pontok között mérhető feszültség a '''C''' pont <math>T</math> hőmérséklete és az '''A''' és '''B''' pont közös <math>T_0</math> hőmérsékletének különbségétől (<math>T-T_0</math>), valamint a két fém anyagi minőségétől függ. A kapott feszültség nem függ a két fém '''C''' pontban történ összeforrasztására használt harmadik fém anyagi minőségétől. A fém termoelemhez hasonlóan, két különböző módon szennyezett félvezetőből is létrehozhatunk termoelemet. Ezek érzékenysége kb. egy nagyságrenddel nagyobb, mint a fémből készült termoelemeké. A félvezető termoelem vázlata az 1/b ábrán, perspektivikus rajza pedig az 1/c ábrán látható.
| + | |
− | | + | |
− | A termoelem egyik jellemzője az 1.1 részben bevezetett Seebeck-együttható, ami az l°C hőmérséklet-különbség hatására kialakuló termofeszültséget adja meg.
| + | |
− | Az első közelítésben a termoelem üresjárási feszültségének hőmérsékletfüggése az <math>U_0=\alpha_{12}\left(T-T_0\right)$</math> összefüggéssel adható meg.
| + | |
− | | + | |
− | A vizsgálat tárgyát képező félvezető termoelem <math>k</math> darab p-n átmenetet tartalmaz, amelyek elektromosan sorba kapcsolódnak (1/d ábra), így feszültségük összeadódik: <math>U=kU_0$$
| + | |
− | | + | |
− | Az átmenetek két alumínium lemezhez csatlakoznak, jó hővezető, de elektromosan szigetelő réteggel (1/d ábra). Az alumínium lemezek közül az egyik (a meleg oldal) <math>T_1</math> hőmérsékleten, míg a másik (a hideg oldal) <math>T_0</math> hőmérsékleten van. Ilyen módon az elemek hőtani szempontból párhuzamosan kapcsolódnak.
| + | |
− | | + | |
− | Vizsgálatainkhoz a termoelemet két hőcserélő közé helyezzük (3/a ábra). A hideg oldalhoz csatlakozó hőcserélőn (alumínium tömb) csapvizet vezetünk keresztül és ennek az oldalnak a hőmérsékletét állandó (<math>T_0</math>) értéken tartjuk. A meleg oldalhoz csatlakozó alumínium tömbben ellenállás fűtőtest van, amit alacsony feszültségű külső áramforrás segítségével működtetünk. Így a meleg oldal hőmérsékletét változtatni tudjuk.
| + | |
− | | + | |
− | Ha különböző <math>T_1</math> hőmérsékletek mellett megmérjük a termoelem <math>U_0</math> üresjárási feszültségét, az <math>U_0</math> – <math>\left(T_1-T_0\right)</math> összefüggést ábrázolva egyenest kapunk. Az egyenes meredeksége a Seebeck-együttható.
| + | |
− | | + | |
− | A termoelem fontos jellemzője a belső ellenállása. A belső ellenállást a [[Hőmérsékletérzékelők hitelesítése]] című jegyzetben leírtak (6. feladat) szerint mérhető.
| + | |
− | | + | |
− | Termoelemünk termikus energia hatására termel villamos energiát. Mekkora hatásfokkal teszi ezt?
| + | |
− | Erre a kérdésre a következő módon kaphatunk feleletet:
| + | |
− | A termoelemet belső ellenállásával azonos nagyságú ellenállással terheljük. Ekkor tudjuk kivenni a maximális elektromos teljesítményt. Ehhez a melegoldali alumínium tömböt kb. 20 W villamos teljesítménnyel felfűtjük, majd a fűtést kikapcsolva mérjük az időben csökkenő hőmérsékletet és a terhelő ellenálláson jelentkező villamos teljesítményt. Ha feltételezzük, hogy rendszerünk a környezettől jól szigetelt, akkor azt mondhatjuk, hogy a fűtött alumínium tömb által leadott hő hatására nyerünk elektromos teljesítményt. A leadott hőteljesítmény: <math>P_h=\frac{{\rm d}Q}{{\rm d}t}=cm\frac{{\rm d}T}{{\rm d}t}$</math> ahol <math>c</math> és <math>m</math> az alumínium fajhője ill. a tömb tömege.
| + | |
− | | + | |
− | A fentiek alapján termoelem hatásfoka úgy állapítható meg, hogy a <math>T(t)</math> hűlési görbe vizsgált pontján meghatározzuk <math>{\rm d}T/{\rm d}t</math> értékét és az előzőképlet alapján számítjuk a hőteljesítményt (<math>P_h$-t), miközben mérjük az ugyanezen időponthoz tartozó villamos teljesítményt: <math>P_v=\frac{U^2}{R}$$
| + | |
− | | + | |
− | Az átalakítás hatásfoka ezek után: <math>\eta=\frac{P_h}{P_v}$$
| + | |
− | | + | |
− | A fentiekből a hatásfok hőmérséklet-különbség függése [az <math>\eta(\Delta T)</math> kapcsolat] is meghatározható.
| + | |
− | | + | |
− | ===Peltier-elem===
| + | |
− | | + | |
− | Az 1.1 részben áttekintett effektusok eredményeként röviden összefoglalva a vizsgált Peltier-elem belsejében a következő folyamatok játszódnak le:
| + | |
− | | + | |
− | * Az áram irányától függően a Peltier-effektus miatt az egyik oldalon az átmenetnél hő nyelődik el (hideg oldal, <math>T_0</math> hőmérsékleten), másik oldalon hő szabadul fel (meleg oldal, <math>T_1</math> hőmérsékleten).
| + | |
− | | + | |
− | * A Thomson-effektus következtében a félvezető elemek anyagától függően az elem belsejében hő szabadul fel vagy nyelődik el.
| + | |
− | | + | |
− | * A Joule-hő következtében az elem belsejében hő fejlődik. Ezt egyszerűség kedvéért úgy tekintjük, hogy egyenlő arányban jut a két felületre.
| + | |
− | | + | |
− | * A hővezetés eredménye egy a meleg oldalról a hideg oldal felé történő hőáramlás.
| + | |
− | | + | |
− | Az elmondottak alapján a Peltier-elem hideg oldalán a hűtőteljesítmény: <math>P_H=\alpha T_0 I - \tau \frac{T_1-T_0}{2} I - \frac{I^2 R}{2} - \lambda \frac{A}{d}\left(T_1-T_0\right)$$
| + | |
− | | + | |
− | A meleg oldal fűtő teljesítménye: <math>P_H=\alpha T_1 I + \tau \frac{T_1-T_0}{2} I + \frac{I^2 R}{2} - \lambda \frac{A}{d}\left(T_1-T_0\right)$$
| + | |
− | | + | |
− | Az elektromos teljesítmény: <math>P_E=\alpha \left(T_1-T_0\right) I + \tau \left(T_1-T_0\right) I + I^2 R=U_p I_p$$
| + | |
− | | + | |
− | A Peltier-elem energetikai folyamatait a 2. ábra szemlélteti. A hőerőgépek és a hűtőgépek működése az ideális Carnot-körfolyamat segítségével közelíthető. Hőerőgépként a Carnot-gép <math>W</math> munkát végez, miközben a rendszer a magasabb <math>T_1</math> hőmérsékletű hőtartályból <math>Q_1</math> hőmennyiséget vesz fel, míg a kisebb <math>T_0</math> hőmérsékletű hőtartálynak <math>Q_0</math> hőt ad le. Az így nyert munka <math>W=Q_1-Q_0</math>. A gép hatásfoka illetve maximális hatásfoka pedig rendre <math>\eta=W/Q_1</math> ill. <math>\eta_{max}=\left(T_1-T_0\right)/T_1</math>. (Így működik a termoelem.) Hűtőgépként (hőszivattyúként) a Peltier-elem fordított Carnot-gépnek tekinthető. Külső <math>W</math> munka befektetése árán a hidegebb <math>T_0</math> oldalról <math>Q_0</math> hőt von ki, míg a melegebb oldalon <math>Q_1=W+Q_0</math> hőt ad le. A folyamat teljesítménytényezője <math>\varepsilon=Q_0/W</math> ill. <math>\varepsilon_{max}=T_0/\left(T_1-T_0\right)</math>. Vegyük észre, hogy <math>\varepsilon > 1</math> is lehet. A hatásfok ill. teljesítménytényező a megfelelő teljesítmények segítségével is kifejezhető.
| + | |
− | | + | |
− | {| cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
| + | |
− | |-
| + | |
− | | [[Fájl:termoelempeltier_2_abra.jpg|közép|300px|]]
| + | |
− | |-
| + | |
− | | align="center"|2. ábra
| + | |
− | |}
| + | |
− | | + | |
− | A Peltier-elem vizsgálatához használt eszköz a félvezető elemből és a két oldalára szerelt fémtömbökből áll (3/b ábra). Az egyik tömb vízzel hűthető (így <math>T_0</math> hőmérséklete közel állandó), míg a másik oldal hőszigetelt és fűthető. Ennek megfelelően, a változó hőmérsékletű oldal hőháztartását az alábbi egyenlet írja le: <math>cm\frac{{\rm d}T}{{\rm d}t}=-P_h+P_f-\lambda\frac{A}{d}\left(T-T_0\right)$</math> ahol <math>c</math> és <math>m</math> a tömb tömege ill. fajhője, <math>P_h</math> a hőszivattyúként működtetett Peltier-elem által kivont hőteljesítmény, <math>P_f</math> a fűtőteljesítmény, míg a harmadik tag a Peltier-elemen keresztül hővezetéssel átjutó ismeretlen hőteljesítmény. Termikus egyensúlyban a baloldal 0, vagyis a jobboldali tagok kiejtik egymást.
| + | |
− | | + | |
− | Legyen kezdetben <math>T=T_0</math>. Ha a Peltier-elemet a fűtés bekapcsolása nélkül <math>P_p=U_p I_p</math> elektromos teljesítmény befektetése mellett működtetjük, <math>T</math> olyan értékre áll be, melynél <math>P_h=\lambda (A/d)\left(T_0-T\right)</math>. <math>P_p</math> növelésével <math>P_h</math>, és ezzel a hőmérséklet-különbség is nő. Mivel azonban <math>\lambda (A/d)</math> ismeretlen, a teljesítménytényező így nem határozható meg.
| + | |
− | | + | |
− | Az <math>\varepsilon</math> teljesítménytényező meghatározásához állandó teljesítménnyel működtetjük a Peltier-elemet, miközben változó <math>P_f</math> fűtőteljesítmény mellett vizsgáljuk a kialakuló <math>T_0-T</math> egyensúlyi hőmérséklet-különbségeket. Alkalmasan választott fűtőteljesítmény esetén a két oldal közti hőmérséklet-különbség eltűnik. Ekkor a <math>P_f=U_f I_f</math> fűtőteljesítmény éppen megegyezik a Peltier-elem által a vízhűtött oldalra átszivattyúzott <math>P_h</math> hőteljesítménnyel (<math>P_h=P_f</math>), vagyis a teljesítménytényező az <math>\varepsilon=P_f/P_p</math> összefüggés alapján számítható.
| + | |
− | | + | |
− | Akkor, amikor a hőmérséklet-különbség eltűnik, meghatározható a Peltier-elem belső ellenállása és a Peltier-együttható értéke is.
| + | |
− | | + | |
− | $\Delta T=0</math> estében nem keletkezik termofeszültség, így a Peltier-elem belső ellenállása az <math>R=\frac{U_p}{I_p}$</math> képlettel meghatározható.
| + | |
− | | + | |
− | $\Delta T=0</math> estében nincsen hővezetés (és Thomson-hő) se, így a Peltier-együttható a definiáló képlet alapján könnyen kifejezhető: <math>\pi=\frac{P_P}{I}=\frac{P_f+\frac{1}{2}P_p}{I_p}=\frac{P_f}{I_p}+\frac{U_p}{2}$</math> (A Peltier-elemnek a fűtőellenállás által leadott teljesítményt és a Peltier-elemre kapcsolt, Joule-hőként felszabaduló elektromos teljesítmény felét kell átszivattyúznia.)
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | ==Mérési elrendezés==
| + | |
− | | + | |
− | A termoelem és a Peltier-elem vizsgálatához – kicsit különböző elrendezésben – ugyanazt az eszközt használjuk (3/a és 3/b ábra). A mérőeszköz két 50 g-os alumínium tömbből ill. közöttük elhelyezkedő 98 db sorba kötött p-n átmenetből áll. Az eszköznek a külső környezettel történő hőcseréjét többrétegű szigetelés akadályozza. Az egyik tömb hőmérsékletét vízhűtés rögzíti, míg a másik oldal egy tápegységgel (max. 25 V, 5 A) fűthető. A fűtőteljesítményt áram- és feszültségmérés alapján, az alumínium tömbök hőmérsékletét a Pt-hőmérők ellenállásából a <math>t(^{\circ} C)=\frac{1}{0,0039}\left(\frac{R(\Omega)}{100}-1\right)$</math> összefüggés alapján számítjuk.
| + | |
− | | + | |
− | A termoelem kimenetén mérhető a termofeszültség és a terhelő áram (3/a. ábra).
| + | |
− | | + | |
− | A Peltier-elem működtetéséhez egy másik tápegységet (max. 40 V, 10 A) használunk (3/b ábra). A Peltier-teljesítményt áram- és feszültségmérés alapján számítjuk.
| + | |
− | | + | |
− | {| cellpadding="5" cellspacing="0" align="center"
| + | |
− | |-
| + | |
− | | [[Fájl:termoelempeltier_3a_abra.jpg|közép|300px|]]
| + | |
− | | [[Fájl:termoelempeltier_3b_abra.jpg|közép|300px|]]
| + | |
− | |-
| + | |
− | | align="center"|3/a ábra
| + | |
− | | align="center"|3/b ábra
| + | |
− | |}
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | ==Mérési feladatok==
| + | |
− | | + | |
− | *''A mérés elvégzéséhez és a mérési napló elkészítéséhez a dőlt betűs részekben adunk segítséget.''
| + | |
− | | + | |
− | '''1.''' Határozza meg a félvezető termoelem elektromotoros erejét a hőmérséklet függvényében! Ábrázolja az elektromotoros erő – hőmérséklet-különbség összefüggést és határozza meg a Seebeck-állandót.
| + | |
− | A fűtőellenállásra kezdetben kb. 2 V, majd egyre nagyobb (max. 20 V) feszültséget kapcsolva folyamatosan fűtse a meleg oldalt, és néhány percenként olvassa le a hőmérséklet (ellenállás) és üresjárati feszültség értékeket.
| + | |
− | * ''Az ellenállás alapján számított hőmérséklet:'' <math>t(^{\circ} C)=\frac{1}{0,0039}\left(\frac{R(\Omega)}{100}-1\right)$$
| + | |
− | | + | |
− | '''2/a''' Határozza meg a termoelem belső ellenállását!
| + | |
− | Az első feladat utolsó fűtőteljesítményének beállított értékén folytassa a fűtést a véghőmérséklet eléréséig, és ott határozza meg a termoelem belső ellenállását.
| + | |
− | * ''Ilyen mérést végzett már a [[Hőmérsékletérzékelők hitelesítése]] közben is!
| + | |
− | * Emlékeztetőül: A termoelem belső ellenállásához mérni kell
| + | |
− | ** a termoelem üresjárati feszültségét (<math>U_0</math>),
| + | |
− | ** a termoelem áramát egy ismert ellenálláson keresztül (<math>I</math>). Ez az ismert ellenállás maga az árammérő is lehet, pl. 20 mA vagy 200 mA méréshatáron.
| + | |
− | ** Az árammérő ellenállását (<math>R_A</math>, ami természetesen függ a méréshatártól) egy ellenállásmérő segítségével lehet megmérni. Az ellenállásmérőt egyszerűen rákötjük a – '''más áramkörbe ezalatt be nem kötött!''' –, megfelelő méréshatárra beállított árammérőre.
| + | |
− | ** <math>U_0</math>, <math>I</math> és <math>R_A</math> ismeretében az <math>R_b</math> belső ellenállás számolható.
| + | |
− | * Milyen méréshatárra állított árammérővel terheli a termoelemet? Miért?
| + | |
− | * Mekkora az árammérő belső ellenállása ezen a méréshatáron?
| + | |
− | * Hogyan fejezhető ki <math>R_b</math> a mért mennyiségek segítségével?''
| + | |
− | | + | |
− | '''2/b''' Határozza meg a termoelem hatásfokát!
| + | |
− | | + | |
− | A belső ellenállás meghatározása után kapcsoljon a belső ellenállással kb. megegyező ellenállást a termoelem kivezetéseire. Ehhez használjon ellenállásdekádot.
| + | |
− | | + | |
− | A terhelés hatására csökkenni fog a kialakult hőmérséklet-különbség. Várja meg, amíg a hőmérséklet-különbség egy új értéken állandósul. Mérje meg ekkor a termoelem kimenetén (a terhelő ellenálláson) a kapocsfeszültséget. Számítsa ki a terhelő ellenálláson leadott teljesítményt (a hasznos teljesítményt) és – a fűtőteljesítmény ismeretében – a termoelem hatásfokát.
| + | |
− | | + | |
− | '''3.''' Mérje meg 5 W Peltier-teljesítmény esetén (a fűtőtest kiiktatásával) a kialakuló hőmérséklet-különbséget! Mérje a hőmérsékletet 10 percig és a függelékben megadott összefüggések illesztésével határozza meg a kialakuló max. (állandósult) hőmérséklet-különbséget!
| + | |
− | * ''A változó hőmérsékletű (a Peltier-elemmel hűtött) oldal hőmérsékletét számítógépes adatgyűjtő segítségével mérje az idő függvényében.''
| + | |
− | | + | |
− | '''4.''' Mérje rögzített Peltier-teljesítmény és különböző fűtőteljesítmények mellett a kialakuló hőmérséklet-különbségeket és ábrázolja ezeket!
| + | |
− | Peltier-teljesítmény 5 W, fűtőteljesítmények: 3-11 W között 3-4 értéken mérve. A Peltier-elemet működtető tápegységet állandó feszültségen használja, és minden esetben írja fel az áramértékeket is! Mérje a hőmérsékletet esetenként 10 percig és a függelékben megadott összefüggések illesztésével határozza meg a fenti teljesítményeknél kialakuló max. hőmérséklet-különbségeket!
| + | |
− | * ''A változó hőmérsékletű (a Peltier-elemmel hűtött, a fűtőellenállással viszont fűtött) oldal hőmérsékletét számítógépes adatgyűjtő segítségével mérje az idő függvényében.''
| + | |
− | | + | |
− | '''5.''' Az állandósult hőmérséklet-különbség – fűtőteljesítmény kapcsolat alapján számítsa ki a Peltier-elem teljesítmény-tényezőjét és belső ellenállását!
| + | |
− | * ''Ehhez ábrázolja az állandósult hőmérséklet-különbséget a fűtőteljesítmény függvényében, és egyenesillesztéssel határozza meg, milyen fűtőteljesítménynél lenne nulla a hőmérséklet-különbség.
| + | |
− | * A nulla hőmérséklet-különbséghez tartozó Peltier-áramot interpolálással határozza meg.
| + | |
− | * A Peltier-elem belső ellenállására kapott eredményét hasonlítsa össze a termoelem belső ellenállásával.''
| + | |
− | | + | |
− | '''6.''' Határozza meg a Peltier-együtthatót! A Seebeck-együttható és a Peltier-együttható ismeretében számítsa ki a <math>T_0</math> abszolút hőmérsékletet!
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | ''Függelék
| + | |
− | * A termikus egyensúly beállása viszonylag hosszú időt igényel. Ezért a <math>T_\infty</math> véghőmérséklet meghatározásánál kihasználjuk, hogy a fűthető oldal hőmérsékletének (<math>T</math>) időbeli változása jó közelítéssel exponenciális jellegű: <math>T(t)=T_\infty+\left(T_0-T_\infty\right)\exp(-t/\tau)$</math> ahol <math>T_0</math> a hőmérséklet kezdeti értéke, míg <math>\tau</math> a hőmérséklet-változás karakterisztikus ideje.''
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | | + | |
− | </wlatex>
| + | |
− | | + | |
− | ===Teszt (1)===
| + | |
− | <latex>\[\frac{1}{2}\cdot\sqrt[3]{125}\]</latex>
| + | |
| | | |
| <wlatex> | | <wlatex> |
− | Alma $n$ körte $x$
| + | $$a_\text{kezdő}$$ |
− | $$(a+b)^2=a^2+2a\cdot b+b^2$$
| + | |
− | Alma \(n \mathbf{n}\) körte \(x\)
| + | |
− | \[(a+b)^2=a^2+2a\cdot b+b^2\]
| + | |
− | | + | |
− | | + | |
| </wlatex> | | </wlatex> |
| | | |
| === !!! Ami kellene !!! === | | === !!! Ami kellene !!! === |
| <wikitex> | | <wikitex> |
− | Köbgyök: $$\sqrt[3]{125}$$ | + | Köbgyök: $$\sqrt{10}/{125}$$ |
| + | </wikitex> |
| + | <wikitex> |
| + | Köbgyök: $$\sqrt{33}/{125}$$ |
| </wikitex> | | </wikitex> |
− |
| |
| * <b> WikiTex dokumentáció </b> | | * <b> WikiTex dokumentáció </b> |
| | | |
414. sor: |
255. sor: |
| alma körte $$x=x^3\cdot y$$ mogyoro | | alma körte $$x=x^3\cdot y$$ mogyoro |
| </wlatex> | | </wlatex> |
| + | |
| + | == SVG képek == |
| + | |
| + | Sima gif kép: |
| + | [[Fájl:Lock-in.gif]] |
| + | |
| + | SVG képek: |
| + | [[Fájl:PageRanks-Example.svg]] |
| + | ===[http://mlei.net/shared/tool/csv-wiki.htm itt] konvertált táblázat=== |
| + | Az elején a {| után be kell írni, hogy class="wikitable" |
| + | |
| + | {| class="wikitable" |
| + | |
| + | ! || DMM1 || DMM2 || DMM3 || L-in1 || L-in2 || L-in3 || Scope1 || Scope2 || Scope3 |
| + | |- |
| + | | 19.szept || H1 H2 || H3 H4 || - || H5 H6 || H7 H8 || H13 || H9 H10 || H11 H12 || - |
| + | |- |
| + | | 03.okt || H5 H7 || H6 H13 || - || H9 H11 || H10 H12 || - || H1 H3 || H2 H4 || H8 |
| + | |- |
| + | | 10.okt || H8 H12 || H11 H10 || H9 || H1 H4 || H2 H3 || - || H5 H13 || H6 H7 || - |
| + | |} |