Thermoelektrizität
Unter Thermoelektrizität versteht man die Umsetzung und gegenseitige Beeinflussung von Temperatur und Elektrizität. Seebeck-Effekt, Peltier-Effekt und Thomson-Effekt beschreiben jeweils eine reversible Wechselwirkung zwischen den beiden physikalischen Größen.
Seebeck-Effekt
Der Seebeck-Effekt ist die Umsetzung einer Temperaturdifferenz in einen elektrischen Strom. Thomas Johann Seebeck entdeckte zufällig, dass zwischen zwei Enden einer Metallstange eine elektrische Spannung entsteht, wenn in der Stange ein Temperaturunterschied (Temperaturgradient) herrscht. Nach dem Verbinden beider Enden fließt ein elektrischer Strom, dessen Magnetfeld er mit einer Kompassnadel nachwies.
Es gelang Thomas Johann Seebeck 1821 diesen Effekt im ersten Thermo-Element auszunutzen.
Durch Einsatz von Halbleitermaterialien (zu Werkstoffen und Prinzipaufbau siehe bei Peltier-Element) lässt sich die Effizienz auf 3...8% steigern und findet in thermoelektrischen Wandlern u.a. in Isotopenbatterien Anwendung.
Peltier-Effekt
Der Peltier-Effekt ist das Gegenteil des Seebeck-Effekts; das Erzeugen einer Temperaturdifferenz durch einen elektrischen Strom. Er tritt auf, wenn zwei unterschiedliche Metalle (oder Halbleiter) an zwei Stellen miteinander verbunden und von elektrischem Strom durchflossen werden. Der Strom verursacht einen Wärmetransport von einer Verbindungstelle zur anderen, in Abhängigkeit von Stromstärke und Richtung. Diese Entdeckung machte Jean Peltier 1834 – dreizehn Jahre nach Seebeck.
Im Peltier-Element findet dieser Effekt seine technische Anwendung.
Thomson-Effekt
(nicht zu verwechseln mit dem Joule-Thomson-Effekt oder dem Gibbs-Thomson-Effekt)
Der Thomson-Effekt, benannt nach William Thomson, Lord Kelvin 1856, beschreibt das Erwärmen oder Abkühlen eines Leiters mittels eines Temperaturgradienten. Jeder stromdurchflossene Leiter mit einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Punkten wird, abhängig vom Metall, entweder Wärme aufnehmen oder Wärme abgeben. Dieser Effekt überlagert sich mit der größeren normalen Erwärmung eines elektrischen Leiters durch den Strom auf Grund seines Widerstandes.
Für den Thomson-Effekt gibt es noch keine technische Anwendung.