Hőelektromosság
Hőelektromosság (l. a mellékelt képet), Seebeck 1821. a különböző fémek elektromótoros erejére vonatkozó kutatásai alkalmával felfedezte, hogy azok másodrendü vezetők közbeiktatása nélkül is elektromos áramot adnak. A tünemény okát kutatván, azt találta, hogy ezen esetben a kéz melege volt az áram okozója. További vizsgálatai a következő eredményre vezettek: Ha két fém zárt kört képez és az érintkezési helyek különböző hőmérsékkel birnak, akkor a körben elektromos áram keletkezik. A hőmérsékek csekély differenciája mellett a keletkező áram ugyanazon két fémben ezen differenciával közel arányosan növekedik; nagyobb különbségeknél az arányosság megszünik, sőt egyes esetekben, ha a differencia tovább növekedik, az áram ellenirányuvá is válhatik. A
1. ábra. Nobili-féle elemek.
különböző fémek a galvanizmus elsőrendü vezetőinek módjára feszültségi sorozatba rendezhetők, bár ezen sorozat amazzal nem azonos. Seebeck sorozatának két szélső tagja a bizmut és az antimon. A sorozat valamely két tagja közül azt tekintjük pozitivnek, amelybe a hevített érintési, illetőleg forrasztási helyen át a pozitiv áram folyik, ilyen értelemben a Seebeck-féle sorozatban a bizmut a legszélső negativ, az antimon a legszélső pozitiv fém. A forrasztási helynek hütése a hevítés által okozottal ellenirányu áramot hoz létre. Több fémből álló kombinációk, melyeknek forrasztási helyei különböző hőmérséküek, öszszes hatása ismeretes, ha az egyes kombinációk hatásai egyenként ismeretesek; oly részek, a melyekben hőmérséki differenciák nincsenek, az összes hatás módosítása nélkül a körből kirekesztetteknek tekinthetők. A fémek anyagában előforduló csekély tisztátalanságok és különbségek a fémek molekuláris szerkezetében azok helyzetét a sorozatban már lényegesen változtathatják. Fémkénegek, melyek hőelektromos áramot adnak, a feszültségi sorozatba illeszkednek.
2. ábra. Nobili-féle termo-oszlop.
Két különböző fémből készült pálca, mely egy-egy végével egymáshoz forrasztva van, egy hőelektromos elemet v. termo-elemet képez; több termo-elem különnemü végeinek összekapcsolása, összeforrasztása által hőelektromos vagy termooszlopot nyerünk. Ilyen a tudományos célokra, sugárzó hőre vonatkozó kutatásokra használt Nobili-féle termo-oszlop. Ennek alkotó eleme egy, végén összeforrasztott antimon- és bizmut-pálca; minden egyes elem szabad antimon vége a szomszéd elem szabad bizmutvégével van összeforrasztva. A pálcák viszonyos fekvését az 1. ábra tünteti fel. A pálcák közötti közök szigetelő anyaggal vannak kitöltve; az egész oszlop alakját a 2. ábra mutatja. A páros számu forrasztások az oszlop egyik oldalán, a páratlan számuak az átellenes oldalon fekszenek s igy az egyik oldalnak melegítése az átellenes oldal hütése egyirányu áramot indít. Ilyen termo-oszlop érzékeny galván mérővel összekapcsolva termomultiplikátornak neveztetik.
3. Markus-féle termo-oszlop.
Gyakorlati célokra is - különösen elektrolitikus bontásokra - többféle hőelektromos oszlop szerkesztetett. Ezek között felemlítendő a Marcus-féle termo-oszlop. Elemének pozitiv fémét antimon-bizmut és cinkötvény képezi. Az összeállított oszlop a 3. ábrában látható tetőszerü alakkal bir. Hevítése az a és b-vel jelölt oldal hosszában égő láng által történik; alsó részei hideg vizzel telt vedrekbe állíthatók. A Noe-féle hőelektromos oszlop elemeit szintén fémötvények képezik. Az egyes elemek radialisan vannak oszloppá összeállítva (4. ábra). Hevítésök egy a középen égő lámpa által eszközöltetik, melynek lángja nem éri közvetlenül a forrasztási helyeket, hanem csak az ezen forrasztásokból kinyuló vaspálcákat, miáltal a tulhevítés és megolvadás veszélye ki van kerülve. A hütendő forrasztási helyek alsó végeikkel hideg vizre állítható rézlemezekre vannak forrasztva, melyek egyszersmind az
4. ábra. Noe-féle termo-oszlop.
oszlop állványát képezik. Waltenhofen szerint egy 128 elemből álló oszloppal 3,2 Siemens belső ellenállás mellett 8 Daniell-elem hatását lehet elérni, ami körülbelül 7-8 Volt feszültségnek és 3 Ohm belső ellenállásnak megfelelne. Waltenhofennek sikerült több ilyen összekapcsolt oszloppal az elektromos fényivet előállítani. Clamond hőelektromos oszlopát első alakjában az 5. ábra tünteti fel. Elemei, melyekben a pozitiv fém cink-antimon ötvényből, a negativ ónozott vaslemezből áll, sugarasan csillagalaku gyürükké
5. ábra. Clamond-féle termo-oszlop.
vannak elrendezve s több ilyen gyürü szigetelten egymás fölé helyezve. Hevítése szintén a középből történik, a külső forrasztások hütése pedig az elemeknek szárnyasan kiálló vékony lemezalaku részeinek a levegőben való hővesztése által eszközöltetik. A 6. ábra egy Clamond által későbben szerkesztett nagyobb hőelektromos oszlopot ábrázol. A belső öntött vasból készült rész az oszlop közepe alatt elhelyezett tüzhelyből eredő lángok vezetésére szolgál. E körül csoportosulnak hengeralakban az igen rövidre szabott elemek; a legkülsőbb nagy felületü lemezekből álló rész a külső forrasztások légáramlás által való hütésére szolgál. Ilyen oszloppal
6. ábra. Clamond-féle termo-oszlop.
szintén sikerült elektromos ivfényt előállítani. Hátrányuk az elektromos oszlopoknak a gyakorlati alkalmazásban az ötvények törékenysége a használattal járó struktura-változások, minek következtében hatásképességök idővel csökken. Ujabban a Gülcher-féle termo-oszlop kezd elterjedni, mely ugy látszik tartósabbnak igérkezik (7. ábra). Ezen oszlop elemeinek pozitiv elektrodjai nikolfémből készültek, csőalakuak és megannyi kis Bunsen-lámpa gyanánt szolgálnak, a negativelektrodok antimont tartalmazó ötvényből állanak s mindegyik a hozzátartozó lámpácska kéményét képezi, miáltal a meleg telhetőleg kihasználtatik. Az elemek sorban egymás mellé vannak helyezve, a hütés nagy felületü lemezek között történő légáramlás által történik. Egy 66 elemből álló oszlop 0,65 Ohm belső ellenállással és közel 4 Volt elektromótoros erővel bir s ennélfogva hatásában körülbelül két Bunsen-elemet pótolhat. A termoelem igen szembetünően mutatja az energia átalakulását, és pedig az eddigiekben leirt tünemények alkalmával a
7. ábra. Gülcher-féle termo-oszlop.
hőnek átalakulását elektromos energiává; de az ellenirányu átalakulás is ugyancsak a hőelektromos elemmel feltüntethető. Ha t. i. egy hőelektromos elemen át áramot vezetünk, akkor a forrasztási helyeken oly hőváltozásokat észlelhetünk, melyek ellentétesek az ugyanoly irányu áram előidézésére szükséges hőváltozásokkal. E tünemény felfedezője után Peltier-féle tüneménynek neveztetik s fontos adatként szerepel az energia megmaradásának elvéhez.
