Ein Apfel zerstörte Newtons Gedanken über die universelle Gravitation. Wer hat dann den Schlüssel zur Welt der Thermoelektrizität gefunden? Werfen wir einen Blick auf die Entwicklungsgeschichte vonTECund die Welt der Thermoelektrizität.
Unter so vielen berühmten Persönlichkeiten in der kurzen Geschichte des thermoelektrischen Feldes gibt es eine Person, an der wir nicht vorbeikommen können – Thomas John Seebeck. Was genau hat er also getan, dass wir Thermoelektriker uns an ihn erinnern?
Thomas Johann Seebeck (deutsch: Thomas Johann Seebeck, 9. April 1770 – 10. Dezember 1831) wurde 1770 in Tallinn (damals Teil Ostpreußens und heute Hauptstadt Estlands) geboren. Seebecks Vater war ein Deutscher schwedischer Abstammung. Vielleicht aus diesem Grund ermutigte er seinen Sohn, an der Universität Berlin und der Universität Göttingen, wo er einst studiert hatte, Medizin zu studieren. Im Jahr 1802 erlangte Seebeck den Abschluss als Mediziner. Da er die Richtung der Physik in der experimentellen Medizin wählte und den größten Teil seines Lebens mit der Ausbildung und Forschung in der Physik verbrachte, wird er allgemein als Physiker angesehen.
Im Jahr 1821 verband Seebeck zwei verschiedene Metalldrähte zu einem Stromkreis. Er verband zwei Drähte Ende an Ende, um einen Knoten zu bilden. Plötzlich entdeckte er, dass ein Magnetfeld um den Schaltkreis herum entstehen würde, wenn einer der Knoten auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt würde, während der andere auf einer niedrigen Temperatur gehalten würde. Er konnte einfach nicht glauben, dass bei der Einwirkung von Wärme auf eine aus zwei Metallen bestehende Verbindung elektrischer Strom erzeugt werden würde. Dies konnte nur durch thermomagnetischen Strom oder thermomagnetisches Phänomen erklärt werden. In den nächsten zwei Jahren (1822–1823) berichtete Seebeck der Preußischen Wissenschaftlichen Gesellschaft über seine kontinuierlichen Beobachtungen und beschrieb diese Entdeckung als „durch Temperaturunterschiede verursachte Metallmagnetisierung“.
Seebeck entdeckte zwar den thermoelektrischen Effekt, doch er lieferte eine falsche Erklärung: Der Grund für das um den Draht erzeugte Magnetfeld war nicht die Bildung eines elektrischen Stroms, sondern die Magnetisierung des Metalls durch den Temperaturgradienten in eine bestimmte Richtung. Die wissenschaftliche Gesellschaft geht davon aus, dass dieses Phänomen auf den Temperaturgradienten zurückzuführen ist, der einen elektrischen Strom verursacht, der wiederum ein Magnetfeld um den Draht herum erzeugt. Seebeck war über eine solche Erklärung äußerst verärgert. Er entgegnete, dass die Augen der Wissenschaftler durch die Erfahrung von Oersted (dem Pionier des Elektromagnetismus) geblendet worden seien, so dass sie es nur mit der Theorie erklären könnten, dass „Magnetfelder durch elektrischen Strom erzeugt werden“, und dass ihnen keine anderen Erklärungen einfielen. Für Seebeck selbst war es jedoch schwierig zu erklären, dass bei einer Unterbrechung des Stromkreises der Temperaturgradient kein Magnetfeld um den Draht erzeugte. Erst 1823 wies der dänische Physiker Oersted darauf hin, dass es sich hierbei um ein Phänomen der thermoelektrischen Umwandlung handelte, und gab ihm daher offiziell seinen Namen. Damit war der Seebeck-Effekt geboren. Diese Überarbeitung spiegelt die Bedeutung der kollaborativen Verifizierung innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft wider.
Nachdem ich die Geschichte gelesen habe, kommt hier der entscheidende Punkt!
F: Was ist der Seebeck-Effekt?
A: Seebeck-Effekt: Wenn zwei verschiedene Leiter oder Halbleiter einen geschlossenen Stromkreis bilden und an den beiden Kontaktpunkten ein Temperaturunterschied besteht, wird im Stromkreis eine elektromotorische Kraft (das sogenannte thermoelektrische Potenzial) erzeugt, wodurch ein Strom entsteht. Seine Richtung hängt von der Richtung des Temperaturgradienten ab und die Elektronen am heißen Ende wandern normalerweise von negativ nach positiv.
F: Welche Anwendungsszenarien gibt es für den Seebeck-Effekt?
A: Anwendungsszenarien des Seebeck-Effekts: Stromerzeugungssysteme für Geräte im Luft- und Raumfahrtbereich, Kaminstromerzeugungssysteme, Ofenstromerzeugungssysteme usw.
