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warum wird dies so wenig idforschung weiterbetrieben

19 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Warum ▪ Abonnieren: Feed E-Mail
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groomlake Diskussionsleiter
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warum wird dies so wenig idforschung weiterbetrieben

12.08.2006 um 11:47
Seebeck-Effekt [Bearbeiten]
Der Seebeck-Effekt beschreibt die Entstehung einerelektrischen Spannung entlang eines Temperaturgradienten über einen elektrischen Leiterbedingt durch Thermodiffusionsströme.

Ein elektrischer Leiter besteht aus freienElektronen und positiv geladenen Atomrümpfen. Eine bestimmte Temperatur bedeutet, dasssich die im Material gespeicherte thermische Energie auf die Bewegungsenergie derElektronen (elektronische Wärmekapazität, elektronische Wärmeleitung) und dieSchwingungsenergie der Atomrümpfe (phononische Wärmekapazität, phononische Wärmeleitung)aufteilt. Das Verhältnis ist hierbei eine für das jeweilige Material typische Konstante(Temperaturabhängigkeiten werden hier der Einfachheit halber außer acht gelassen).Folglich besitzen die Elektronen am heißen Ende eine höhere Bewegungsenergie als dieElektronen am kalten Ende des Leiters. Die größere Bewegungsenergie bewirkt nun, dass dieheißen Elektronen sich im Leiter stärker verteilen als die kalten, was zu einemUngleichgewicht führt, da die Elektronendichte am kalten Ende zunimmt. Dies geschiehtgenau so lange, bis die durch dieses Ungleichgewicht aufgebaute elektrische Spannungdafür sorgt, dass ein gleich großer Strom kalter Elektronen auf die heiße Seite fließt.Die entstehende Spannung ist bestimmt durch:

USeebeck = α * ΔT

wobei ΔT die maximale Temperaturdifferenz über dem Gradienten darstellt undα der Seebeck-Koeffizient bzw. die sogenannte "Thermokraft" ist und die Dimensioneiner Spannung pro Temperatur (V/K) trägt.

Technisch lässt sich dieser Effekt sonicht anwenden, da die Abgriffpunkte für die Spannung i.A. auf gleicher Temperatur sindund somit zwei Temperaturgradienten existieren, die sich in Ihrer Wirkung gegenseitigaufheben. Zur technischen Anwendung sind zwei verschiedene elektrische Leiter nötig, diesich in ihrer elektronischen Wärmekapazität unterscheiden, d.h. bei gleicher Temperaturhaben die Elektronen in beiden Leitern unterschiedliche Bewegungsenergien. Bringt mandiese Leiter miteinander in Kontakt, so wird ein Diffusionsstrom höher energetischerElektronen in Richtung des Leiters mit den niederenergetischen Elektronen entstehen, biswiederum das bereits o.g. Gleichgewicht entsteht.

Wenn man zwei Leiter, hierbezeichnet mit A und B, in der Reihenfolge A-B-A in Kontakt bringt, die Anschlüsse amAnfang und am Ende auf der Umgebungstemperatur TU sind, der Übergang A-B auf derTemperatur TH und der Übergang B-A auf der Temperatur TC ist, so lässt sich dieentstehende Spannung darstellen durch:



Hier stellt αA derSeebeckkoeffizienten des Leiters A und αB der Seebeckkoeffizienten des Leiters Bdar. Wie man sieht, ist die entstehende Spannung unabhängig von der Umgebungstemperaturund lediglich von der Temperaturdifferenz der Kontaktstellen abhängig.

DerSeebeck-Effekt beschreibt ausschließlich die Entstehung dieser Spannung. Ein durch äußereBeschaltung entstehender Stromfluss ist nicht Teil dieses Effektes und folgt lediglichaus dem Ohmschen Gesetzt. Der Seebeck-Effekt stellt dabei die Quellenspannung dar, derInnenwiderstand wird lediglich durch den elektrischen Widerstand der Materialienbegrenzt.

Thomas Johann Seebeck entdeckte zufällig, dass zwischen zwei Endeneiner Metallstange eine elektrische Spannung entsteht, wenn in der Stange einTemperaturunterschied (Temperaturgradient) herrscht. Nach dem Verbinden beider Endenfließt ein elektrischer Strom, dessen Magnetfeld er mit einer Kompassnadel nachwies. Esgelang Thomas Johann Seebeck 1821, diesen Effekt im ersten Thermoelement auszunutzen.Durch Einsatz von Halbleitermaterialien (zu Werkstoffen und Prinzipaufbau siehe beiPeltier-Element) lässt sich der Umwandlungswirkungsgrad von Wärmeenergie in elektrischeEnergie auf 3% bis 8% steigern. Solche thermoelektrischen Generatoren bzw. Wandler findenu.a. in Isotopenbatterien Anwendung.

Zur Zeit werden solche thermoelektrischeGeneratoren verstärkt zur Nutzung von Abwärme, z.B. im KFZ, Blockheizkraftwerk oder beiMüllverbrennungsanlagen eingesetzt.


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12.08.2006 um 19:50
Komisch, es ist so ruhig hier... Hach, schön das Vogelgezwitzscher. Hör mal! Eine Grille!


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13.08.2006 um 01:02
Zirp .................... Zirp ................ Zirp ....................


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13.08.2006 um 01:26
Ok, also ich hab mir jetz doch mal alles durchgelesen, und auch verstanden (Physik10.-11. Klasse in redundanter Art ausgedrückt)

Also zu deiner Frage lieberThreadautor:
Hier gibt es nichts mehr zu forschen. Die Physik dahinter ist relativbanal und da lässt sich nunmal einfach nicht mehr rausholen.
Sehr weit verbreitet istdie Anwendung ja wie bereits in dem Artikel erwähnt in Form vonHalbleiter-Thermoelementen, wie sie in jedem Wasserkocher, ich jeder Heizung, in jedemelektronischen Thermometer verbaut sind. Diese Wärmefühler kosten inzwischen nur nochwenige Cent.
Die Anwendung in Form von Generatoren lohnt sich nur in wenigenAusnahmefälen (Müllverbrennungsanlagen), ansonsten ist der Effekt zu gering (wirkungsgrad7%) und lohnt sich einfach nicht, oder es gibt effektivere Methoden (z.b. Dampfturbinen)


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13.08.2006 um 11:06
aber echt, was soll der Thread?


Kannste alles im nächsten Physikbuchnachlesen. Alter Hut und Millionenfach Verbauter dazu!

Also, worum gehts dennnu??


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13.08.2006 um 11:11
um nix, wie schon gesagt ;)

war einfach eine Farce um unschuldige Physiker indiesen Thread zu locken


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13.08.2006 um 12:00
In einem hat er Recht. Es wird echt wenig im Bereich geringer Energieströme geforscht.Ev. wäre es ja keine schlechte Technik. Z.B. schwarze Kunstoffolien als Dachhaut, hintenmit Wasser gekühlt (Nutzung als Raumheizung/Kühlung(per Absprtionskältemaschine), vornetransparenter Wärmeschutz, als elektrthermischer Generator
und damit alsSolarzellenersatz mit geringerem Aufwand (Materialien, Schwemetalle, Rezyclbarkeit)

Und eben auch als nachgeschaltete Nutzung technischer Wärmeströmen. Z.B. Abwasser,Abwärme, Prozesskühlung, Produktkühlung usw. Überall wo riesige Wärmemengen bei geringerTemperatur umgeschlagen werden.


In der Richtung habe ich eigentlich auchmal gedacht das sich dieser Effekt ausnutzen liese. Aber noch niemals von einertechnischen Anwendung gehört.


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13.08.2006 um 12:14
Na, also das, was du bei einem deltatheta von 10 oder 20° erreichst ist so minimal, dasssich nichtmal die Herstellung der Folie rentieren würde


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13.08.2006 um 12:35
Schon, aber es geht um irsinnige Mengen und lange Laufzeiten.

So eine Foliewäre nahezu unverwüslich und könnte 100Jahre und länger funktionieren. Dann würde sichdas auch rechnen, aber genau da liegt das Problem.

In unserer Wirtschaftsystemist eine Amortisation von 8 Jahren schon lange. Bei einer Amortisation von 20-30Jahrenwinkt doch jeder ab. Aber je höher der Energiepreis, desto kürzer werden die Zeiten.


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13.08.2006 um 12:37
P.S. eine schwarze Folie heizt sich bei 800W/m2 Solarstrahlung auf ca. 70-80C auf. BeiIsolierung mittels lichtdurchlässigem Schaummatereial auf ca. 140C und da kann man nochmehr machen.


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13.08.2006 um 12:42
jaja, das is schon klar, aber du musst irgendwie dein Thermoelement, bzw Generator anzwei Pole anschließen, die dann diesen Temperaturunterschied haben. Da liegt der Hundbegraben.


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13.08.2006 um 20:37
hmm....


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13.08.2006 um 20:39
kann ich dir erklären groomlake, um forscher zu werden muss man erstmal, genau weiss ichsnicht, aber 10 jahre etwa studieren? stell dir 10 jahre vor ohne Geld zu kriegen, sondernstattdessen Studiengebühren etc. zu bezahlen, darauf hätte ich auch keine Lust. (AlleZahlenangaben ohne Gewähr)


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13.08.2006 um 21:07
5 Jahre ;) ein Studium auf Master in Physik, Biologie oder Mathematik, sowie sämtlicheIngenieurswissenschaften dauert 5 Jahre. Danach geht man in die Industrie oder in dieForschung. Wenn man in die Forschung geht ist man damit offiziell "Forscher"


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13.08.2006 um 21:23
5 Jahre Studieren? Nein danke

Gib mir 5 Jahre und ich bau einen verbessertenGeorge Foremann Grill, dadurch werd ich reicher als diese sogenannten "Forscher".


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13.08.2006 um 21:26
Wenn Geld für dich alles ist...

Ich find es zum Beispiel weitaus amüsanter,Beiträge von Leuten wie dir zu lesen, und mich über diese Lustig-Naive Unwissenheit zufreuen, als einen Grill zu basteln ;)

Sowas wirst du zum Beispiel nie können :P


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13.08.2006 um 21:29
"Sowas wirst du zum Beispiel nie können :P"

Ich lerne gerade, wie man perfekteWürstchen grillt, ich aber werde eine Maschine bauen, die perfekte Würstche grillt ohne,das man es lernt. Dannach werde ich diese Maschine nur für mich benutzen. Hehe ich bingenial.


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13.08.2006 um 21:55
Uhlala^^

Naja ich komm mal vorbei und ess ein perfektes Würstchen ;)


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14.08.2006 um 09:27
@critizer

"jaja, das is schon klar, aber du musst irgendwie dein Thermoelement,bzw Generator an zwei Pole anschließen, die dann diesen Temperaturunterschied haben. Daliegt der Hund begraben"

Hab ich doch erklärt. Unten mit Wasserleitungen (auszwei verschweiten Kunstoffolien. Das Wasser wird von der Raumheizung oder -kühlung dannwieder runtergekühlt.

Und sowas halt als Ersatz für normale Dachbedeckungen,insbesondere auf Fabrikhallen/Lagerhallen etc. mit groen qm. Da für so eine Technikerheblich weniger Ressourcen und Energie benötigt wird als z.B. bei PhotovoltaischenElementen, sollte es sich eigentlich bei Groproduktion rechnen.

@schuljunge

In 5 Jahren macht (fast) keiner seinen Ingenieur (an der Uni). Regelstudienzeitist zwar 8 Semester, die meisten brauchen aber 6-7 Jahre.


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