86 In einer Solarzelle kann die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie (elektrische Spannung) umgewandelt werden. Auch Wärmeenergie kann direkt in elektrische Energie umgewandelt werden. Diese Umwandlung kannst du im folgenden Versuch beobachten. Versuch: Verdrille zwei Drähte aus verschiedenen Metallen, z. B. einen Kupfer- und einen Konstantandraht, fest miteinander und verbinde die freien Enden mittels Krokodilklemmen und Kabeln mit einem empfindlichen Messgerät (Abb. 52.1). Erhitze nun den verdrillten Teil mit einer Flamme und beobachte das Messinstrument. Was bemerkst du? Wird die Verbindungsstelle zweier verschiedener Leiter erhitzt, so fließt im geschlossenen Stromkreis ein elektrischer Strom. Seine Ursache ist die Thermospannung. Eine Anordnung dieser Art, bei der zwei verschiedene Leiter verlötet sind, heißt Thermoelement (thermoelectric cell). Es wandelt Wärmeenergie direkt in elektrische Energie um. Thermospannungen sind sehr klein und betragen für das im Versuch verwendete Thermoelement ungefähr 10–20 mV. Sie hängen von den verwendeten Metallen und von der Tempratur an der Kontaktstelle ab. Da aber die verwendeten Stoffe gute Leiter sind, können die auftretenden Thermoströme groß sein. Die wichtigste Anwendung von Thermoelementen liegt heute bei der Temperaturmessung. Als Temperaturfühler kombiniert mit einem empfindlichen Messgerät können Temperaturen bis 1600 °C gemessen werden (Abb. 52.2, 52.3). Solche elektrischen Thermometer sind sehr genau, zuverlässig und reagieren schnell. Sie werden daher in der Physik, Biologie, Medizin, zur Strahlungsmessung und zur Überwachung von Feuerungsanlagen eingesetzt. Abb. 52.4 zeigt das Schaltsymbol für ein Thermoelement. In einem thermoelektrischen Generator wird Wärmeenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt. Zur Vergrößerung der Wirkung werden statt Metallen Halbleiter verwendet. Thermoelektrische Generatoren werden u. a. in Raumsonden verwendet, wenn sie sich in zu großer Entfernung von der Sonne befinden. Die notwendige Wärmeenergie wird durch den Zerfall von radioaktiven Stoffen bereit gestellt. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 52.1 Recherchiere Vorteile eines Thermoelements gegenüber einem Flüssigkeitsthermometer. 52.2 Wie hoch müssen Temperaturen sein, wenn sie mit einem Thermoelement nicht mehr gemessen werden können? Kann man die Temperatur einer Kerzenflamme messen? 52.1 Einfaches Thermoelement zur Messung der Therospannung 52.2 Messung der Temperatur in einer Flamme mit einem Thermofühler 52.3 Temperaturverteilung in einer Kerzenflamme 1400 °C 1000 °C 600 °C 200 °C 1200 °C 1000 °C 800 °C 52.4 Schaltsymbol für ein Thermoelement − + Thermoelemente wandeln Wärmeenergie in elektrische Energie um. Ihre wichtigste Anwendung liegt bei elektrischen Temperaturmessgeräten. In thermoelektrischen Generatoren wird Wärmeenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt. Der Wirkungsgrad ist gering. 52 Thermoelemente Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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