珀尔帖效应实验仪

本实用新型属物理学用的教学仪器。

现有技术在物理学教学中尚无确定的仪器和方法演示珀尔帖效应（电温差效应）。现有技术在物理学教学中演示塞贝克效应（温差电效应）是采用灼烧铜铁两种金属联成的电偶的一端，使两端产生温差，从而在与铜铁电偶两端相连的微安表上看指针略为偏转的方法。现有技术在物理学教学中尚无确定的方法演示水的反常膨胀现象。现有技术在物理学教学中演示露点和相对湿度的测定是采用乙醚挥发致冷的方法。现有技术在物理学教学中演示升华和凝华现象是采用加热及冷却碘的方法。现有技术在物理学教学中演示晶体的熔解和凝固现象是采用加热熔解及冷却凝固萘的方法，但实验结果不准确。现有技术在物理学教学中演示液体热传递方式中对流和传导速度的比较是采用加热盛满水的试管底部进行比较的方法。

本实用新型的目的是提供一种方便，直观、效果明显的教学仪器，配合使用温度计可演示珀尔帖效应（电温差效应）；配合使用温度计和毫伏表可演示塞贝克效应（温差电效应）。

本实用新型的另一个目的是为了提供一种教学冷源，配合使用温度计、演示物理学中下述热学实验：水的反常膨胀现象、露点和相对湿度的测定、升华和凝华现象、晶体的熔解和凝固现象以及液体热传递方式中对流和传导速度的比较。

本实用新型将半导体致冷技术应用于物理教学仪器演示珀尔帖效应，解决了现有技术中没有确定的仪器演示此效应的问题；用于演示塞贝克效应，与现有技术相比，具有方便、直观、效果明显的优点；用于演示水的反常膨胀现象，解决了现有技术中无具体仪器的问题；用于演示水汽凝华和霜升华现象，能将在特定季节、特定地区、较长时间形成的自然现象，用几分钟的时间再现出来；用于演示晶体的熔解和凝固现象，实验结果比现有技术准确，达到理想的效果。本实用新型应用于演示前述热学现象，与现有技术比较，提供了一种不需冷媒、方便、直观、清洁，且对实验者无毒害的教学冷源。

附图是本实用新型的示意图。

本实用新型用于演示珀尔帖效应，实验方法是：如附图所示的散热水箱（1）和透明冷室（2）中注入相同温度的自来水，并分别从温度计孔（3） 和（7）插入温度计（4）和（8）至透明冷室和散热水箱的中部。备用玻璃棒（6）从另一温度计孔（5）插入透明冷室的底部。合上开关K，经保险B接通电源，变压器T将220V交流电分别降压为6V和4V。6V交流电供指示灯L；4V交流电经整流管D1、D2和电容器C滤波后变为直流电。当直流电流进冷板BZ上的N型半导体和P型半导体组成的多个电偶对时，电偶对右端吸热，即为冷端，温度计（4）明显指示与冷端相连的透明冷室（2）的水温下降；左端放热，即为热端，温度计（8）明显指示与热端相连的散热水箱（1）的水温上升。上述过程演示了珀尔帖效应（电温差效应），即在电偶对上流过直流电时，发生能量的转移，一端放热，另一端吸热，两端产生明显的温度差。

本实用新型用于演示塞贝克效应，实验方法是：将散热水箱（1）上端的进出水咀接通冷却水，再按前述实验通电约10分钟，见透明冷室（2）内水开始结冰时，迅速切断电源，用沸水代替冷却水在散热水箱（1）内流过。将备用直流毫伏表（可用万用电表或演示电表）接至N－P电偶对两端，电表马上指示。同时注意观察温度计（4）和（8）的差值，温差愈大，电势差也愈大；反之亦然。上述过程演示了塞贝克效应（温差电效应），即加在两端的温度不同，电偶对两端就会产生电势差。

本实用新型用于演示水的反常膨胀现象，实验方法是：散热水箱（1）的温度计孔（7）用橡皮塞堵住，再接通冷却水，向透明冷室（2）注入纯水。温度计（4）从温度计孔（3）插入透明冷室（2）的上部，另一支温度计代替如附图所示的玻璃棒（6）从温度计孔（5）插入透明冷室（2）的底部。实验一开始，注意观察透明冷室（2）内的两支温度计度数变化，并作好记录。观察和记录表明：先是透明冷室（2）底部水温下降很快，上部水温下降缓慢。上部水温高于底部水温。当底部水温降至4℃时，不再下降，上部水温继续下降至4℃以下直到0℃，这时上部水温低于底部水温。此过程表明了水的热膨胀特性：在4℃以上与一般物体相同，即热胀冷缩， 但在4℃到0℃之间却是热缩冷胀。因此，4℃的水，无论温度升高或降低，体积都要增大，密度都要减小。只有4℃时密度最大。

本实用新型用于演示露点和相对湿度的测定，实验方法是：散热水箱（1）的温度计孔（7）用橡皮塞堵住，再接通冷却水，透明冷室（2）内不注水，温度计（4）从温度计孔（3）插入透明冷室（2），另一温度计孔（5）用橡皮塞堵住。通电致冷。实验开始注意观察靠近温度计泡附近的冷室外壁，当壁上出现一层露滴时，这时温度计指示的温度就是露点。从水的饱和汽压表中查出露点时的饱和汽压，即为空气现有室温时的绝对湿度，用字母P表示。再查出现有室温的饱和汽压，用字母P表示。即可求出相对湿度B＝ (P)/(P) ×100％。

本实用新型用于演示升华和凝华现象，实验方法是：散热水箱（1）接通冷却水，透明冷室（2）内不注水，用橡皮塞堵住三个温度计孔。通电致冷，在冷板BZ右端就会出现白的霜，这是空气中的水汽遇冷变成晶状结构而成。这个现象就是空气中所含水汽的凝华。停止致冷，霜很快就挥发成水汽。这就是升华现象。

本实用新型用于演示晶体的熔解和凝固现象，实验方法是：散热水箱（1）温度计孔（7）用橡皮塞堵住，再接通冷却水，透明冷室（2）注入自来水。透明冷室（2）的温度计孔（3）插入温度计（4），另一温度计孔（5）插一玻璃棒（6）至底部。通电致冷到一定时间，透明冷室内的水开始结冰，继续致冷，注意观察即可发现水在结冰过程中，温度保持不变，此为晶体的凝固过程。断电停止致冷，冰熔解成水，在熔解过程中，温度也保持不变，此为晶体的熔解过程。

本实用新型用于演示液体热传递方式中对流和传导速度的比较，即在水的反常膨胀实验中，透明冷室（2）下部水温变化快，上部水温变化慢。因为下部热是以对流方式为主传递的，上部热是以传导方式为主传递的。 由此可见，水的热传递方式中，对流速度大于传导速度。