Κατά την χρονική περίοδο 1820-1821 στην βόρεια και κεντρική Ευρώπη επικρατούσε ειρήνη και ένα κλίμα ηρεμίας που ευνοούσε την επιστημονική δημιουργικότητα και τις ανακαλύψεις που θα άλλαζαν την τεχνολογία του μέλλοντος.
Έτσι, τον Απρίλιο του 1820(*) στην Κοπεγχάγη, ο Hans Christian Οersted ανακάλυπτε ότι τo ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί μαγνητικό πεδίο, παρατηρώντας την εκτροπή της μαγνητικής βελόνας από ρευματοφόρο αγωγό.
Έναν χρόνο μετά, τον Ιούνιο του 1821(**) στο Βερολίνο, ο Thomas Johann Seebeck ανακάλυπτε ότι η διαφορά θερμοκρασίας μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτρικό ρεύμα. Συνδέοντας δύο διαφορετικούς αγωγούς και διατηρώντας τα σημεία των ενώσεών τους σε διαφορετικές θερμοκρασίες, η βελόνα μιας κοντινής πυξίδας εκτρεπόταν όπως ακριβώς στο πείραμα Oersted. Αρχικά, ο Seebeck ερμήνευσε το φαινόμενο ως «θερμομαγνητισμό», αλλά η βελόνα στην πραγματικότητα αλληλεπιδρούσε με το μαγνητικό πεδίο που δημιουργούσε ένα παραγόμενο (θερμο)ηλεκτρικό ρεύμα.
Η διαφορά θερμοκρασίας προκαλεί διάχυση των ελεύθερων ηλεκτρονίων στους αγωγούς, καθώς τα ηλεκτρόνια στην θερμότερη περιοχή έχουν κατά μέσο όρο μεγαλύτερη ενέργεια σε σχέση με την ψυχρότερη. Επειδή τα δύο υλικά έχουν διαφορετική θερμοηλεκτρική συμπεριφορά, η διάχυση αυτή οδηγεί στην εμφάνιση διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού (θερμοηλεκτρική τάση). Για μικρό θερμοκρασιακό εύρος υπολογίζεται από την εξίσωση: 
![V = \int_{T_{cold}}^{T_{hot}} \left[ S_A(T) - S_B(T) \right] \, dT](https://s0.wp.com/latex.php?latex=V+%3D+%5Cint_%7BT_%7Bcold%7D%7D%5E%7BT_%7Bhot%7D%7D+%5Cleft%5B+S_A%28T%29+-+S_B%28T%29+%5Cright%5D+%5C%2C+dT&bg=ffffff&fg=1B1B1B&s=0&c=20201002)
Αυτό το φαινόμενο αποτέλεσε την βάση του θερμοζεύγους, ενός από τους πιο διαδεδομένους αισθητήρες θερμοκρασίας στην επιστήμη και τη βιομηχανία. Σε ένα θερμοζεύγος, η θερμοκρασία υπολογίζεται από την μικρή ηλεκτρική τάση που δημιουργείται όταν δύο διαφορετικά αγώγιμα υλικά έχουν τις ενώσεις τους σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Το ίδιο φαινόμενο επιτρέπει επίσης στις θερμοηλεκτρικές γεννήτριες να μετατρέπουν άμεσα σε ηλεκτρική ενέργεια θερμότητα που διαφορετικά θα χανόταν, χωρίς την χρήση στροβίλων ή άλλων κινούμενων μερών.
Σήμερα, το πείραμα του Seebeck από τον 19ο αιώνα αξιοποιείται στην μέτρηση θερμοκρασιών στο εσωτερικό κινητήρων και βιομηχανικών καμίνων, στην ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας από μηχανές, στην τροφοδοσία απομακρυσμένων αισθητήρων, αλλά και στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε διαστημικά σκάφη.
Οι θερμοηλεκτρικές γεννήτριες ραδιοϊσοτόπων (RTGs) της NASA, οι λεγόμενες πυρηνικές μπαταρίες, δεν είναι πυρηνικοί αντιδραστήρες. Χρησιμοποιούν την θερμότητα που παράγεται από την φυσική ραδιενεργό διάσπαση ενός υλικού για να δημιουργήσουν διαφορά θερμοκρασίας σε θερμοζεύγη. Και χάρη στο φαινόμενο Seebeck, η διαφορά αυτή μετατρέπεται απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια παράγοντας την σταθερή ηλεκτρική ισχύ, απαραίτητη για μακράς διάρκειας αποστολές στο βαθύ διάστημα.
Για παράδειγμα το Voyager 1 (όπως και το Voyager 2) διαθέτει 3 RTGs. Κατά την εκτόξευσή του το 1977 περιείχε συνολικά περίπου 13,5 kg πλουτωνίου-238 και η συνολική ηλεκτρική ισχύς ήταν περίπου 470 W. Η ισχύς τους μειώνεται σταδιακά με τον χρόνο, λόγω της φυσικής διάσπασης του πλουτωνίου και της γήρανσης των θερμοηλεκτρικών στοιχείων (σύμφωνα με τη NASA το Voyager 1 χάνει περίπου 4 W ηλεκτρικής ισχύος κάθε χρόνο).
Αλλά και η απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια του διαστημικού σκάφους New Horizons που έφτασε και ξεπέρασε τον Πλούτωνα, παράγεται με την βοήθεια του πλουτωνίου σύμφωνα με την αρχή του φαινομένου Seebeck.
(*) Τον Απρίλιο του 1820 ο Αλέξανδρος Υψηλάντης, αναλάμβανε την ηγεσία της Φιλικής Εταιρείας και ξεκινούσε τις προετοιμασίες του ένοπλου αγώνα για την απελευθέρωση της Ελλάδας από τον τουρκικό ζυγό.
(**) Τον Ιούνιο του 1821 (συγκεκριμένα στις 7 Ιουνίου) έλαβε χώρα η Μάχη του Δραγατσανίου στη Βλαχία. Ο στρατός του Αλέξανδρου Υψηλάντη ηττήθηκε από τις τουρκικές δυνάμεις και ο Ιερός Λόχος που αποτελούνταν από νεαρούς εθελοντές σπουδαστές αποδεκατίστηκε. Η ηρωική τους θυσία ενέπνευσε τον αγώνα που μόλις είχε ξεκινήσει στην υπόλοιπη Ελλάδα
πηγές:
1. https://x.com/PhilosophyOfPhy/status/2080137074565427218
2. Κ. Α. Αλεξόπουλος, Γενική Φυσική, Ηλεκτρισμός, εκδόσεις Παπαζήση 1973
3. ThermoElectric – https://commons.princeton.edu/josephhenry/thermo-electric/
Κατηγορίες:ΔΙΑΣΤΗΜΑ, ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ, ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ, ΙΣΤΟΡΙΑ, ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ
physicsgg 
Σχολιάστε