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» 켈빈(톰슨) 관계

켈빈(톰슨) 관계

1854
  • William Thomson (Lord Kelvin)
켈빈 관계를 설명하는 펠티에와 시벡 장치가 있는 열역학 실험실.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

켈빈 관계식은 세 가지 열전 계수를 열역학적으로 연결하는 두 개의 방정식입니다. 첫 번째 관계식은 다음을 연결합니다. Peltier 계수([latex]Pi[/latex]) 시벡 첫 번째는 절대 온도([latex]T[/latex])를 통해 톰슨 계수([latex]S[/latex])를 시벡 계수의 온도 미분값과 관련시키는 것입니다. [latex]Pi = S cdot T[/latex]. 두 번째는 톰슨 계수([latex]mathcal{K}[/latex])를 시벡 계수의 온도 미분값과 관련시키는 것입니다. [latex]mathcal{K} = T frac{dS}{dT}[/latex].

켈빈 관계식은 열전 이론의 초석이 되는 원리로, 제벡 효과, 펠티어 효과, 톰슨 효과가 서로 독립적인 현상이 아니라 동일한 전달 과정의 밀접하게 연관된 측면임을 보여줍니다. 켈빈 경은 열역학 법칙을 열전 회로에 적용하여 이를 가역 열기관으로 간주하고 이러한 관계식을 유도했습니다. 그의 유도는 통찰력은 뛰어났지만, 비가역 열역학이라는 보다 엄밀한 틀이 등장하기 이전의 일이었습니다.

Later, Lars Onsager’s work on reciprocal relations for irreversible processes provided a more general and solid foundation for the Kelvin relations. The Onsager reciprocal relations, based on the principle of microscopic reversibility, confirm Kelvin’s results. The relations are immensely practical. For instance, it is often easier to measure the Seebeck coefficient (S) and its temperature dependence than it is to directly measure the Peltier ([latex]Pi[/latex]) or Thomson ([latex]mathcal{K}[/latex]) coefficients. Using the Kelvin relations, one can calculate [latex]Pi[/latex] and [latex]mathcal{K}[/latex] from measurements of S, which is critical for characterizing new materials and designing efficient devices.

UNESCO Nomenclature: 2203
열역학

유형

추상 시스템

분열

기초적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • 사디 카르노의 열기관 이론
  • Rudolf Clausius’s formulation of the second law of thermodynamics
  • 제벡 효과와 펠티어 효과의 개별적인 발견
  • 물리적 과정을 설명하기 위한 미분학의 발전

응용 프로그램

  • 열전기 현상에 대한 자체 일관성 있는 이론적 틀을 제공합니다.
  • 한 계수를 측정함으로써 다른 계수를 실험적으로 결정할 수 있게 해줍니다.
  • 열전 소자의 정확한 모델링 및 시뮬레이션에 필수적입니다.
  • 가역 열역학을 열전 공정에 적용하는 것이 타당함을 입증합니다.

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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관련 개념: 켈빈 관계식, 톰슨 관계식, 온사거 상호 관계식, 열역학, 제벡 계수, 펠티어 계수, 톰슨 계수, 비가역 열역학, 전달 현상, 고체 물리학.

역사적 맥락

켈빈(톰슨) 관계

1850
1850
1851
1854
1859
1861
1865
1850
1850
1851
1852
1859
1860
1861
1865

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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