[ناصر اللحياني]

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

[align=justify]الازدواج الكهروحراري :

هي ظاهرة توليد التيار الكهربائي بالحرارة فقط ، بحيث يتم توصيل معدنين مختلفين في النوع وفي درجة الحرارة فينتج عن ذلك توليد تيار كهربائي ، وبمعنى أبسط هو تحويل الفرق بين درجتي الحرارة بين جسمين مختلفين إلى طاقة كهربائية .

ويعود الفضل في اكتشاف ظاهرة التأثير الحراري إلى الفيزياوي ثوماس سيبيك عام 1821. وتقوم الظاهرة على أساس أن الإلكترونات، وهي حاملة الشحنة في الموصلات الكهربائية، تتحرك بشكل مختلف بتأثير الحرارة المختلفة، وتنتج تيارا كهربائيا. وتوصل العالم جان بيلتيه عام 1834 إلى عكس الظاهرة: أي إنتاج الحرارة أو البرودة بواسطة الكهرباء.

[BIMG]http://www.physics.auburn.edu/demo/em/5e/5e50_10.jpg[/BIMG]

وتستخدم ظاهرة الازدواج الكهروحراري منذ عقود طويلة لتوفير الكهرباء من الحرارة أو العكس، إلا أن حلم إنتاج الكهرباء والبرودة باستخدام تقنية لا تؤدي إلى صدور حركة ميكانيكية، وبالتالي الصوت المزعج، بقيت حلما يراود كافة المهندسين في العالم. ولا شك أن المهندس المصمم للثلاجة نفسه سينزعج حينما توقظه ثلاجته القديمة من النوم بسبب الصوت الصادر عنها.

[BIMG]http://www.jsd.claremont.edu/Physics/demo/thrmcvtr.jpg[/BIMG]

والصورة الموضحة في كتاب الطالب هي مروحة كهروحرارية تعمل بفرق درجة الحرارة بحيث وضع في الكوب الأول ماء درجة حرارته ( حرارة الغرفة ) و في الكوب الثاني سائل النيتروجين المسال ، شاهد مقطع الفيديو التالي :

[align=center][RAMV]http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/thermo/thermoelectric_fan/fan.rm[/RAMV]

للتحميل إضغط هنا
[/align]

ورغم أن الظاهرة معروفة من القدم فان العثور على مواد موصلة ملائمة تعثر لفترة طويلة. وذكر هيرمان بوتر من قسم الأبحاث في شركة BASF الألمانية العملاقة لصناعة الكيماويات أنهم توصلوا إلى تحقيق ذلك باستخدام مواد نصف موصلة تضمن تحويل الكهرباء إلى برودة أو حرارة من دون صدور حركة ميكانيكية، في البرادات كمثل. وأكد بوتر أن فريق العمل يقترب من إنتاج مواد نصف موصلة للكهربائية تتمتع بدرجة تراكم حراري ـ كهربائي ترتفع إلى 20 ـ 25 ز تZT. وتستخدم درجات ز ت للتعبير عن قدرات المواد على التأثير الحراري ـ الكهربائي وقدرتها أيضا على عزل الحرارة الناجمة.

وتخطط الشركة لإنتاج مادتين من هذا النوع على الأقل خلال فترة سنتين من الآن بعد أن أجرت تجاربها على مئات المواد نصف الموصلة.
ومعروف أن أقصى ما توصلت إليه وكالة الفضاء الاميركية (ناسا) هو إنتاج مواد من قدرة 10 ز ت. والمشكلة في هذه المواد، وبينها مركبات الزرنيخ، أنها سامة وهو ما أوقف عمل العلماء عليها حتى الآن. أما المواد المستخدمة في البراد فلا تتجاوز قدرتها اليوم عن 0.3 ـ 0.9 زت. ويحتاج المهندسون إلى مواد ترتفع قدرها إلى 3 ز ت على الأقل كي تتمتع بقابلية كبيرة على تحويل الكهرباء إلى برودة ومن دون حصول حركة ميكانيكية تؤدي إلى صدور ضوضاء.

ومن التقنيات الحديثة المستندة إلى هذا المبدأ هي تقنية تحويل حرارة جسم الإنسان إلى طاقة كهربائية فقد طور باحثون ألمان تقنية جديدة لتحويل حرارة جسم الإنسان إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة المختلفة. تطبيقات هذه التقنية مازالت محدودة، إلا أنها قد تعني في المستقبل الاستغناء عن البطاريات في عدد من الأجهزة.



ويمكنكم مشاهدة الحلقة الثانية والحلقة الثالثة من سحر الفيزياء ، التي تتحدث عن هذه الظاهرة :

http://www.phys4arab.net/vb/showthread.php?t=28890

http://www.phys4arab.net/vb/showthread.php?t=29222


المرجع :
صحيفة الشرق الأوسط
عدد يوم الاحـد 16 ذو الحجـة 1424 هـ
http://www.asharqalawsat.com/details...0&issueno=9203
و عدد يوم الثلاثـاء 23 رجـب 1428 هـ
http://www.asharqalawsat.com/details...&issueno=10479
[/align]