Thermospannung entsteht am Temperaturgradient

Thermospannung entsteht am Temperaturgradient

Die alte Thermoelement-Theorie
In der so genannten alten Thermoelement-Theorie wird davon ausgegangen, dass Thomson-, Peltier- und Seebeck-Effekte in einer festen Beziehung zueinander stehen. Daraus resultiert die Vorstellung, dass die Entstehungsquellen von Thermospannungen die Verbindungsstellen der Thermopaare sind. Dem entsprechend wird in der alten Thermoelement-Theorie den Kontaktstellen eine übergeordnete Rolle zugewiesen.

Das neue Temperaturgradienten-Modell
Die alte Thermoelement-Theorie liefert jedoch insbesondere bei der Betrachtung von Inhomogenitäten keine befriedigenden Ergebnisse. So wurde ein neues Modell entwickelt, das so genannte Temperaturgradienten-Modell. Kernaussage dieser Theorie ist die Annahme, dass Thermospannungen nicht in den Kontaktstellen der Thermopaare, sondern in dem Temperaturverlauf längs des Thermoelements, entstehen.

Erklärung
Eine Vorstellung dieser Theorie bekommt man beim Betrachten dieser Abbildung:

Schaubild Temperaturgradient und Spannung

Schaubild Temperaturgradient und Spannung

Die Thermospannung entspricht dem Integral des Seebeck-Koeffizienten S A/B.

Gleichung

Daraus resultiert die im Folgenden angegebene Thermospannung:

2Gleichungen

Dem Beispiel ist zu entnehmen, dass die Thermospannung im Bereich von T2 – T6 entsteht. Diese Thermospannungen werden zwischen TV und TM nicht an den Messstellen generiert, sondern im Temperaturverlauf des Thermoelementes. Wird davon ausgegangen, dass das Thermoelement aus einem homogenen Material besteht, hat der Temperaturverlauf zwar keinen Einfluss auf die Messergebnisse, aber dennoch Konsequenzen für die praktische Arbeit mit Thermoelementen.

Fazit
Durch die neue Theorie des Temperaturgradienten-Modells hat sich der Fokus von der Vergleichs- bzw. Messstelle zu den Temperaturverläufen und Materialeigenschaften der Thermopaare verlagert.