Томас Иоганн Зеебек ( нем. [ˈtoːmas ˈjoːhan ˈzeːbɛk] ; 9 апреля 1770 — 10 декабря 1831) — немецкий физик , который в 1822 году обнаружил связь между теплом и магнетизмом. Позже, в 1823 году, Ганс Христиан Эрстед назвал это явление термоэлектрическим эффектом .
Зеебек родился в Ревеле (сегодня Таллин ) в богатой семье балтийских немцев -купцов. Он получил медицинское образование в 1802 году в Геттингенском университете , но предпочел изучать физику. С 1821 по 1823 год Зеебек провел серию экспериментов, пытаясь понять открытия Эрстеда , сделанные в 1820 году. Во время своих экспериментов он заметил, что соединение разнородных металлов вызывает отклонение магнитной стрелки (компаса) при воздействии градиента температуры. Поскольку Эрстед обнаружил, что электрический ток вызывает отклонение стрелки компаса, поперечное проводу, результаты Зеебека были интерпретированы как термоэлектрический эффект. [2] Теперь это называется эффектом Пельтье-Зеебека и лежит в основе термопар и термобатарей .
В 1822 году, после предыдущих экспериментов по гальваническому току и магнетизму, [3] Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что цепь, сделанная из двух разнородных металлов с соединениями при разных температурах, будет отклонять магнит компаса . [4] Зеебек считал, что это было связано с магнетизмом , вызванным разницей температур. Основываясь на этом результате, Зеебек разработал таблицу, связывающую различные соединения металлов и отклонение компаса. [4] Его главный вывод в конце этих экспериментов был о влиянии металлов и вулканов на земной магнетизм. [4]
Однако в 1820-х годах существовало по крайней мере два различных объяснения связи между электричеством и магнетизмом. Одно из них было связано с верой в полярность Природы ( Naturphilosophie ); другое следовало концепциям силы Ньютона. Эрстед, Зеебек, Риттер и некоторые немецкие химики и физики верили в полярность и искали связь между различными силами Природы, такими как электричество, магнетизм, тепло, свет и химические реакции. [5] Последователями концепции силы Ньютона были Андре-Мари Ампер и некоторые французские физики. [6] Эрстед интерпретировал эксперимент Зеебека как подтверждение связи между электричеством, магнетизмом и теплом.
После открытия электрона и его фундаментального заряда быстро стало понятно, что эффект Зеебека представляет собой индуцированный электрический ток, который по закону Ампера отклоняет магнит. Более конкретно, разница температур создает электрический потенциал ( напряжение ), который может управлять электрическим током в замкнутой цепи. Сегодня этот эффект известен как эффект Пельтье-Зеебека.
Возникающее напряжение пропорционально разнице температур между двумя спаями. Константа пропорциональности (a) известна как коэффициент Зеебека и часто называется термоЭДС или термоЭДС. Напряжение Зеебека не зависит от распределения температуры вдоль металлов между спаями. Этот эффект является физической основой термопары, которая часто используется для измерения температуры.
Разность напряжений, V , возникающая на клеммах разомкнутой цепи, образованной парой разнородных металлов, A и B, два спая которых поддерживаются при разных температурах, прямо пропорциональна разнице температур горячего и холодного спаев, T h − T c . Напряжение или ток, возникающие на спаях двух разных металлов, вызваны диффузией электронов из области с высокой электронной плотностью в область с низкой электронной плотностью, поскольку плотность электронов различна в разных металлах. Обычный ток течет в противоположном направлении.
Если оба соединения поддерживаются при одинаковой температуре, то в них диффундирует одинаковое количество электронов. Поэтому токи в двух соединениях равны и противоположны, а чистый ток равен нулю, а если оба соединения поддерживаются при разных температурах, то диффузия в двух соединениях различна, и, следовательно, создается разное количество тока. Поэтому чистый ток не равен нулю. Это явление известно как термоэлектричество.
В 1810 году в Йене Зеебек описал действие света на сенсибилизированную хлоридом серебра бумагу (метод, используемый Иоганном Риттером ). [7] [8] Он заметил, что экспонированное химическое вещество иногда принимало приблизительную, бледную версию цвета солнечного спектра, проецируемого призмой, на которую оно было экспонировано, а также сообщил о действии света для длин волн за пределами фиолетового конца спектра. [9] Зеебек сообщил, что фиолетовый производил красно-коричневый; синий в синем сегменте, который распространялся в зеленый; он получал черный или желтоватый в желтом свете; а красный производил розово-красный или гортензиевый красный. [7] Эксперимент не удалось сохранить, потому что он не смог зафиксировать хлорид серебра, чтобы предотвратить его дальнейшую реакцию на свет, хотя Ханнави сообщает, что «в спектре, приписываемом Зеебеку в частной коллекции, фиолетовый и фиолетовый в настоящее время остаются видимыми», хотя и слабо. [7] Он переписывался с И. В. Гёте, который писал о теории цветов (Zur Farbenlehre) и включил открытие Зеебека в качестве приложения. [10]
В 1808 году Зеебек впервые получил и описал амальгаму калия. В 1810 году он наблюдал магнитные свойства никеля и кобальта. В 1818 году Зеебек открыл оптическую активность растворов сахара.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )