Впервые обнаружен термоэлектрический эффект между двумя жидкими материалами
Трио физиков из Университета Сорбонны во Франции впервые наблюдали термоэлектрический эффект между двумя жидкими материалами. В своем исследовании, опубликованном в «Трудах Национальной академии наук», Марлон Верне, Стефан Фов и Кристоф Гиссинджер соединили два типа жидких металлов вместе при комнатной температуре и подвергли их воздействию температурного градиента. Окружающая среда представляла собой цилиндр с еще одним цилиндром меньшего размера в центре. Исследователи вылили жидкую ртуть во внешний цилиндр, а затем вылили на него жидкий галлий. Галлий плавал, потому что он был легче. Затем они добавили охлаждающее устройство для охлаждения внешних стенок внешнего цилиндра и нагревательное устройство для нагрева стенок внутреннего цилиндра. Это привело к температурному градиенту между двумя металлами. Затем команда вставила провод во внешний цилиндр в место встречи двух металлов — другой конец был подключен к устройству для измерения электричества. Исследователи обнаружили, что добавление температурного градиента привело к термоэлектрическому эффекту на границе раздела двух жидких металлов. Они также обнаружили, что он был турбулентным — ток бежал по петле от горячей части цилиндра к холодной части.
Схематическая трехмерная визуализация слоев галлия (прозрачный на этой схеме) и ртути, показывающая термоэлектрические полоидальные токи (синий) и магнитное поле (желтый).
Фото: Кристоф Гиссинджер
Ученым уже много лет известно, что термоэлектрические устройства могут преобразовывать тепловую энергию в электричество и наоборот. Подобные термоэлектрические эффекты наблюдались на границах раздела двух твердых тел, а также между твердыми телами и жидкостями, но до сих пор никогда не наблюдались между двумя жидкостями. В рамках этой новой попытки исследователи создали среду, способствующую такому событию, и протестировали ее в своей лаборатории.
Окружающая среда представляла собой цилиндр с еще одним цилиндром меньшего размера в центре. Исследователи вылили жидкую ртуть во внешний цилиндр, а затем вылили на него жидкий галлий. Галлий плавал, потому что он был легче. Затем они добавили охлаждающее устройство для охлаждения внешних стенок внешнего цилиндра и нагревательное устройство для нагрева стенок внутреннего цилиндра.
Это привело к температурному градиенту между двумя металлами. Затем команда вставила провод во внешний цилиндр в место встречи двух металлов — другой конец был подключен к устройству для измерения электричества.
Исследователи обнаружили, что добавление температурного градиента привело к термоэлектрическому эффекту на границе раздела двух жидких металлов. Они также обнаружили, что он был турбулентным — ток бежал по петле от горячей части цилиндра к холодной части. Дальнейшее тестирование показало, что существует несколько петель. Они также обнаружили места на границе раздела, где не генерируется электричество, чего не происходит при термоэлектрическом эффекте между твердыми телами, отметили они.
Эксперимент заполняется, верхняя торцевая крышка снята. Фото: Тимоте Пэр / CNRS
Исследователи предполагают, что причина, по которой подобные термоэлектрические эффекты ранее не наблюдались, заключается в том, что их никто не искал. Они также отмечают, что их выводы могут иметь значение для разработки новых видов аккумуляторов.
