Слева горячий, справа холодный

1. В некоторых учебниках физики вводится понятие термоэдс и рассказывается о термопаре и термогенераторе. Можно ли привести какие-то простые и понятные примеры применения термогенераторов?

2. Появился новый способ отвода тепла от процессора — керамические пластинки, одна сторона которых охлаждается при подаче напряжения на выводы. Как они работают?

Жил да был электрон. Как всякий добропорядочный электрон, дрейфовал он в проводнике, причем туда, куда гнало его электрическое поле. И добрался он до контакта с другим проводником, в котором электрон должен иметь другую энергию. Если эта энергия больше, то электрону надо откуда-то взять недостающее, а если меньше — куда-то деть. Оглянулся — вокруг атомы да ионы со своей тепловой энергией. Взял у них немножечко (или отдал) и оказался на законных основаниях во втором материале. А место соединения материалов охладилось или (если «отдал») нагрелось. Этот эффект называется эффектом Пельтье. Особенно он велик, если один из материалов — полупроводник n-типа, а другой — p-типа, причем при переходе электронов из p в n тепло поглощается, из n в p — выделяется.

Обратный к нему эффект называется эффектом Зеебека, или термоэдс. Если присоединить к вольтметру два проводника из разных материалов, потом соединить концы проводников и начать нагревать место соединения, вольтметр покажет, что возникло напряжение. На этом эффекте основано действие термопар — приборов для измерения температуры. Предлагалось использовать термоэдс и для преобразования тепла в электроэнергию, но кпд таких элементов недостаточен для «большой энергетики». Хотя в середине прошлого века выпускались, например, термогенераторы, которые надевали на керосиновую лампу и питали от них приемник или небольшую радиостанцию (фото 1).

Это было давно. А недавно ученые из Ереванского государственного университета совместно с пущинским предприятием «Позит» придумали, как использовать то тепло, которым двигатель автомобиля — и совершенно зря — греет окружающую среду. Они сделали термогенератор, который преобразует это тепло в электроэнергию. А уж потребителей электроэнергии в автомобиле хватает.

Вторая причина — появились охладители для полупроводниковых приборов и, в частности, для процессоров, работающих на эффекте Пельтье (фото 2). Если подвести к такому элементу напряжение, одна сторона его нагреется, другая — охладится. Если прижать элемент нужной стороной к процессору, он будет его охлаждать. Разумеется, со второй стороны тепло все равно надо отводить — например, обдувая вентилятором. Причем в итоге отводить тепла придется еще больше (к тому, что выделилось в процессоре, добавляется то, которое выделилось в элементе Пельтье), так что вентилятор потребуется более мощный.

Те, кто пробовал применить эту конструкцию, рекомендуют не перестараться, а то на холодной стороне начинается конденсация и процессору это может не понравиться. Про конденсацию тоже рассказано в школьном учебнике, но, увы — в другом классе! — так что придется листать две книги.

Автор признателен сотрудникам фирмы «Норд» за консультацию